Les 6.4 Waterevenwicht

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4

Les 6.4 Waterevenwicht

Concentratie en de zuurgraad (in pH)

Zure oplossing: pH <7​

• Hoe zuurder de oplossing, hoe lager de pH
  

Neutrale oplossing : pH =7​

Basische oplossing: pH > 7

• Hoe basischer de oplossing, hoe hoger de pH
  

Concentratie en de zuurgraad (in pH)

• Zuurgraad van een oplossing wordt uitgedrukt in een pH-waarde = concentratie H⁺-ionen.
• Hoe hoger de zuurgraad, hoe lager de pH.

Logaritmische relatie tussen [H⁺] en pH

• Relatie is logaritmisch: daling van [H⁺] met factor 10 verhoogt pH met 1.
• Formule: [H⁺]=10^−𝑝𝐻 
• pH berekenen: 𝑝𝐻=−log⁡[𝐻⁺]

basische oplossingen en pOH

• Concentratie OH− bepaalt basische sterkte.
• Formule: [𝑂𝐻⁻] = 10^{−𝑝𝑂𝐻}
• pOH berekenen: 𝑝𝑂𝐻=−log⁡[𝑂𝐻⁻]

waterevenwicht

• Zuiver water heeft een pH van 7.
• Concentratie H⁺-ionen in zuiver water: [𝐻+]=10⁻⁷ mol L⁻¹
• Watermoleculen reageren onderling in een zuur-basereactie: 
•       Volledige reactie: H₂O(l) + H₂O(l) ⇄ H₃O⁺(aq) + OH⁻(aq)
•       Vereenvoudigd: H₂O(l) ⇄ H⁺(aq) + OH⁻(aq)
• evenwicht licht sterk links
• In zuiver water [OH⁻] = 10⁻⁷ mol L⁻¹.

verband tussen pH en pOH

• Oplossen van zuur in water verhoogt [𝐻+], verlaagt [𝑂𝐻−]

pH en pOH zijn aan elkaar gekoppeld:

• Hoe hoger de pH, hoe lager de pOH (en omgekeerd).
• Som van pH en pOH altijd 14,00 bij 𝑇=289 K
• pH + pOH = 14,00
• Voorbeeld: bij pH = 2,40 is pOH = 11,60.

significantieregels (geldt ook voor pOH)

1. Het aantal decimalen in de gegeven pH-waarde bepaalt het aantal significante cijfers in de berekende waarde van [H+].

• BV: pH= 2,345, dan is [H+] = 10−pH = 10−2,345 = 4,52∙10−3 mol L−1.
  

2.  Het aantal significante cijfers in de waarde van [H+] bepaalt het aantal decimalen in de berekende pH-waarde.

• BV: [H+] = 3,5∙10−4 mol L−1, dan is pH = −log [H+] = −log 3,5∙10−4 = 3,46.

Voorbeeldopdracht 1

Zoutzuur is een oplossing van waterstofchloride in water.

Bereken de pH van zoutzuur als 1,2 g HCl wordt opgelost in 500 mL water.

Voorbeeldopdracht 1

Zoutzuur is een oplossing van waterstofchloride in water.

Bereken de pH van zoutzuur als 1,2 g HCl wordt opgelost in 500 mL water.

Voorbeeldopdracht 2

Appelsap bevat onder andere appelzuur. De pH van een bepaald merk appelsap bedraagt 3,6.

Bereken de concentratie H+ in het appelsap in mol L−1.

Voorbeeldopdracht 2

Appelsap bevat onder andere appelzuur. De pH van een bepaald merk appelsap bedraagt 3,6.

Bereken de concentratie H+ in het appelsap in mol L−1.

Voorbeeldopdracht 3

Natronloog is een basische oplossing.

Bereken de concentratie OH− in mol L−1 wanneer natronloog een pH heeft van 11,82 (T = 298 K).

Voorbeeldopdracht 3

Natronloog is een basische oplossing.

Bereken de concentratie OH− in mol L−1 wanneer natronloog een pH heeft van 11,82 (T = 298 K).

Voorbeeldopdracht 4

Bereken de pH van 0,95 M natronloog (T = 298 K).

Voorbeeldopdracht 4

Bereken de pH van 0,95 M natronloog (T = 298 K).

veranderen pH

pH kan op drie manieren worden veranderd:

• Verdunnen van de oplossing.
• Toevoegen van een zuur.
• Toevoegen van een base.

veranderen pH

Wat gebeurt met de pH als je een zure oplossing gaat verdunnen? 

• [H+] daalt → pH stijgt.

Wat gebeurt met de pH als je een zure oplossing gaat verdunnen? 

• [OH−] daalt → pH daalt.

veranderen pH

Effect van toevoegen van een zuur

• pH daalt.
• Neutrale oplossing → zuur.
• Basische oplossing → minder basisch.
• Bij pH 7: basische oplossing is geneutraliseerd.

veranderen pH

Effect van toevoegen van een base

• pH stijgt.
• Neutrale oplossing → basisch.
• Zure oplossing → minder zuur.
• Bij pH 7: zure oplossing is geneutraliseerd.

Het bepalen van de pH

Methoden om de pH te bepalen:

• pH bepalen met zuur-base-indicatoren (ruwe schatting).

• pH bepalen met een pH-meter (nauwkeurige meting). (pH-meter)

Voorbeeldopdracht 5

Inge wil weten wat de pH van een oplossing is. Ze verdeelt de oplossing over twee reageerbuizen. Aan de eerste buis voegt ze een druppel methyloranje-oplossing toe, waarna de oplossing rood kleurt. Aan de tweede buis voegt ze een druppel thymolblauw-oplossing toe, waarna de oplossing geel kleurt.

Geef zo nauwkeurig mogelijk de pH van de oplossing. Licht je antwoord toe met behulp van gegevens uit Binas tabel 52A.

Voorbeeldopdracht 5

Inge wil weten wat de pH van een oplossing is. Ze verdeelt de oplossing over twee reageerbuizen. Aan de eerste buis voegt ze een druppel methyloranje-oplossing toe, waarna de oplossing rood kleurt. Aan de tweede buis voegt ze een druppel thymolblauw-oplossing toe, waarna de oplossing geel kleurt.

Geef zo nauwkeurig mogelijk de pH van de oplossing. Licht je antwoord toe met behulp van gegevens uit Binas tabel 52A.

Uitwerking

Methyloranje kleurt rood bij een pH lager dan 3,2.

Thymolblauw kleurt geel bij een pH hoger dan 2,8 en lager dan 8,0.

Conclusie: de pH van de oplossing ligt tussen 2,8 en 3,2 in.

Maken: