Chào các đồng nghiệp nghiên cứu sinh hóa. Mình là giáo sư và nhà nghiên cứu sinh hóa, và giờ mình thấy mình ngu kinh khủng vì đang bị vướng mắc bởi vấn đề thực tế này.
Trong thế giới “lý tưởng” của sách giáo khoa sinh hóa và hóa học đại học, chúng ta bảo sinh viên rằng việc pha loãng dung dịch đệm a) sẽ không làm thay đổi pH, hoặc b) trong trường hợp pha loãng cực độ, pH sẽ tiến gần đến pH của nước tinh khiết, tức là 7.0. Lý do cho câu trả lời b là nồng độ của dạng acid và dạng base của các phân tử đệm có thể bị pha loãng đến mức không đáng kể so với nước, do đó pH tiến gần đến 7.0. Lý do cho câu trả lời a là khi ta pha loãng, dạng acid và dạng base của các phân tử đệm thay đổi với tỷ lệ bằng nhau, nhưng vẫn giữ nguyên tỷ lệ tương đối với nhau, do đó theo phương trình Henderson-Hasselbalch thì pH vẫn giữ nguyên.
Giờ thì tạm gác lại những thứ “lý tưởng” đó đã. Trong thế giới thực, rõ ràng không đơn giản như vậy.
Một ví dụ rất nổi tiếng là việc chuẩn bị dung dịch đệm phosphate-buffered saline (PBS). Có rất nhiều tài liệu và trang web hướng dẫn cách chuẩn bị dung dịch gốc đậm đặc và dung dịch làm việc của PBS. Trong nhiều trường hợp, các quy trình này nói rằng PBS 10x có pH gần ~6.8, và khi pha loãng xuống dung dịch làm việc 1x, pH sẽ chuyển sang ~7.4.
Tuần này mình cũng gặp hiện tượng tương tự trong công việc của mình. Mình tự chuẩn bị một loạt dung dịch đệm phosphate 10x (không có saline) bằng cách sử dụng muối natri phosphate monobasic và dibasic. Các dung dịch đệm phosphate 10x này được chuẩn bị ở các nồng độ tăng dần, tức là 7.0, 7.2, 7.4, 7.6, 7.8, 8.0… Mình đã dùng máy đo pH được hiệu chỉnh để chuẩn bị từng dung dịch đệm phosphate 10x này. Tuy nhiên, khi mình pha loãng chúng xuống nồng độ 1x, pH của chúng dường như tăng lên đáng kể. Ví dụ, dung dịch gốc 10x có pH 7.4 tăng lên pH 7.9 khi pha loãng xuống 1x, và dung dịch gốc 10x có pH 7.8 tăng lên pH 8.2 khi pha loãng xuống 1x. Sự tăng này khoảng 0.5-0.6 đơn vị pH dường như phù hợp với ví dụ về việc pha loãng PBS từ 10x xuống 1x đã nêu ở trên.
Mình thực sự rất muốn biết lý do thực tế tại sao điều này lại xảy ra. Tìm kiếm trên mạng dường như không cho ra những lời giải thích nhất quán, ngoài một cái gì đó đại loại như… pha loãng làm thay đổi độ mạnh ion, và độ mạnh ion ảnh hưởng đến sự phân ly acid.
Ai có ý kiến gì không? Cảm ơn trước nha!