Hoofdstuk 8 Zuren en basen

Zie de bijlage voor de grafiek en alle tabellen.

H8 Zuren en en Basen – Chemie Overal

§8.2 De pH van een oplossing
Zure oplossingen hebben een pH <7
Basische oplossingen hebben een pH >7
Neutrale oplossingen hebben pH = 7

Je kunt de pH van een oplossing meten met een pH-meter, met universeelindicatorpapier of met behulp van zuur-base-indicatoren.

VB:  Een oplossing kleurt rood met neutraalrood en geel met methylrood. Wat is de pH?
 (Binas tabel 52A)

 Neutraalrood pH < 6,8 Methylgeel pH > 6,0

Conclusie: pH zit tussen 6,0 en 6,8

§8.3 Zuren
 Een zuur is een deeltje dat één of meer H+-ionen kan afstaan. De H+-ionen ontstaan als het zuur in contact komt met water. Alle zure oplossingen bevatten dus H+-ionen.

Belangrijke zuren:
1. Zwavelzuur H2SO4
2. Salpeterzuur HNO3
3. Waterstofchloride HCL
4. Koolzuur/ koolstofdioxide in water H2CO3 / H2O + CO2
5. Fosforzuur H3PO4
6. Azijnzuur CH3COOH

Reactie met H2O: (H2O reageert niet mee!!)
1. H2SO4 --> 2H+ + SO42-
2. HNO3 --> H+ + NO3-
3. HCL --> H+ + Cl-
4. H2CO3 ↔ H+ + HCO3-
5. H3PO4 ↔ H+ + H2PO4
6. CH3COOH ↔ H+ + CH3COO-
Zoutzuur is een oplossing van waterstofchloride in water.
Formule: H+ (aq) + Cl -(aq)

Sterke en zwakke zuren
Sterke zuren ioniseren voor 100% (zie tabel 49, Kz >>1)

Oplossen in H2O geeft:
HCl(g) --> H+ (aq) + Cl- (aq)

Zwakke zuren ioniseren niet voor 100%, er ontstaat een evenwicht. (zie tabel 49 Kz <<1)
Bij het oplossen zijn er 2 reacties:
1. Oplosvergelijking. Vb: HF (g)--> HF (aq)
2. Ionisatie-evenwicht. Vb: HF (aq) --> H+ (aq) + F- (aq)

Het evenwicht ligt altijd links.

§8.4 pH berekenen aan zure oplossingen
De pH is de zuurgraad. Hoe zuurder, hoe meer H+

Vb1:  HCl-oplossing van 0,01 Molair (M of m/L)

HCL --> H+ + Cl-
Voor de pijl 0,01 M dus na de pijl ook 0,01 M (wet van Lavoisier)
pH = -log [H+] = -log 0,01 = 2
Dus de pH van HCl is 2

Vb2:  pH = 3,5
 Hoeveel mol H+ zit er in 100 mL?

 [H+] = 10-pH  = 10-3,5 = 3,2*10-4
 Maak nu een verhoudingstabel:

 3,2 * 10-4 M =  1L
          x  = 0,01L  

x = 3,2 * 10-4 * 0,01 ÷ 1
       = 3,2 * 10-5 mol H+-ionen in 100 mL HCl-oplossing

§8.5 Basen
Een base is een deeltje dat één of meer H+-ionen kan opnemen. Veel negatieve ionen die voorkomen in zouten zijn basen. Als een base in contact komt met water ontstaan OH--ionen. Alle basische oplossingen bevatten dus OH—ionen.

Vb: CO32- + H2O ↔ OH- + HCO3-

Sterke en zwakke basen
Sterke basen nemen voor 100% H+-ionen op in H2O. (Rechtsonder in tabel 49, KB >>1)

Vb: NaCH3CH2O   Sterke base = CH3CH2O-
 
 NaCH3CH2O + H2O --> CH3CH2OH + H2O
 Notatie oplossing: Na+ (aq) + CH3CH2OH (aq) + H2O (l)

Zwakke basen vormen in water een evenwicht. Je krijgt dus weer 2 reacties:

Vb1:  Oplossen: Na2CO3 (s) --> 2 Na+ (aq) + CO32- (aq)

Vb2: Evenwicht: CO32- (aq) + H2O(l) ↔ HCO3- (aq) + OH- (aq)

 Notatie: Na+ (aq) + CO32- (aq)

§8.6 Rekenen aan basische oplossingen
Hoe basischer de oplossing, hoe hoger de [OH-]. Dit kan worden uitgedrukt in pOH.

      
Vb1:  pH = 13,20 wat is de OH- concentratie?
 
 pOH = 14,00 – 13,20 = 0,80
 [OH-] = 10-0,80 = 0,16 M OH-

Vb2:  Je hebt 10 g Na2O in 100 mL, wat is de pH?

 Na2O (s) + H2O (l) --> 2 Na+ (aq) + 2 OH- (aq)
           1      :        2

 1 mol Na2O = 61,979 g
          x  =         10 g

 x = 1 * 10 ÷ 61,979 = 0,16 mol Na2O

 Maar let op! Molverhouding = 1 : 2. Dus: 2 * 0,16 = 0,32 mol OH-

 100 mL = 0,32 mol OH- 
 1000 mL =         y

 y = 1000 * 0,32 ÷ 100 = 3,2 M OH-

 pOH = -log [OH-]       = -log 3,2 = -0,51
 pH + pOH = 14,00 pH = 14,00 - -  0,51 = 14,51

§8.7 Zuur-basereacties
Tijdens een zuur-basereactie neemt een base één of meer H+-ionen op. Deze H+-ionen zijn afkomstige van een zuur of uit een zure oplossing.

Stappenplan zuur-basereacties
1. Welke deeltjes heb je?
• Alleen met lading als je zouten of sterke zuren hebt opgelost.
• Sterk zuur in H2O: H+, Cl-
• Zwak zuur in H2O: hele zuur, vb: HF (aq)
• Sterke base in H2O: OH- reageert
• Zwakke base in H2O: base reageer, vb: CO32-
2. Wat is het zuur en wat is de base? (Geen base, geen reactie!)
3. Laat ze reageren in de juiste verhouding.
4. Controleer of er nog een neerslagreactie ontstaat.

Vb1:  Je voegt een kaliumhydroxide-oplossing bij een salpeterzuuroplossing.

 K+, OH-   H+ is het zuur. OH- is de base, dus:
 H+, NO3-  H+ + OH- --> H2O

Vb2:  Je overgiet vast bariumcarbonaat met verdund zwavelzuur.

 BaCO3(s) bariumcarbonaat is vast. Deze valt dus niet uit elkaar. H+ is het zuur.
 H+, SO42- H+ + BaCO3 --> Ba2+ + 2 HCO3-
   Let op!! Hier is ook een neerslagreactie!
   Ba2+ (aq) + SO42- (aq) --> BaSO4 (s)

Let op!!
H2CO3 en H2SO3 zijn instabiele zuren en vallen uit elkaar:
H2CO3 --> H2O + CO2
H2SO3 --> H2O + SO2