H16. Berekeningen aan zuren en basen

Algemene info

• Zuur Deeltje dat H+ afstaat– HCl + H2O H3O+ + Cl-

• Base Deeltje dat H+ opneemt– NH3 + H2O NH4

+ + OH-

• Notatie;– Sterk zuur/base: H3O+ + Z- (100% ionisatie)

• Zuren tot H3O+, basen tot OH-

– Zwak zuur/base: HZ(aq) (1-10% ionisatie)• Zuren tot H2O, basen tot H2O

– rest te zwak

Algemene info

• pH = -log [H3O+] [H3O+] = 10-pH

• pOH = -log [OH-] [OH-] = 10-pOH

• pH + pOH = pkw (T afhankelijk, Binas 50A)

• Significantie; aantal signi in conc geeft aantal decimalen. [H3O+] =1,0E-2 pH=2,00

• LET OP: instabiele zuren, bijv. H2CO3

• Amfolyt; afhankelijk van kz en kb;

HCO3- = base omdat kb>kz

pH berekening Sterk

• Sterk zuur: HNO3 + H2O H3O+ + NO3-

• 0,10 M HNO3 pH = -log [H3O+] = 1,00– 100% geïoniseerd, HNO3 geeft 1 H+ af dus zoals hier boven.

• Sterke base:0,20 gram calciumoxide in 0,500 liter water bij kamertemperatuur, bereken pH.

• CaO(s) + H2O(l) Ca2+(aq) + 2OH-(aq) x 2

0,20 gram

: 56,08 g/mol

0,00357 mol 0,00713 mol

: 0,500 liter

[OH-] = 0,014 M

pOH=-log [OH-]=1,85 pH=12,15

Verloopt de reactie?

• Sterk zuur met sterke base– Loopt 100% af

• Sterk zuur met zwakke base enZwak zuur met sterke base– Evenwicht ligt zeer sterk rechts (bijna 100%)

• Zwak zuur met zwakke base– Controleer in Binas 49. Staat zuur boven base dan

reactie. (Evenwichtsreactie)– Staat zuur onder base. Evenwicht sterk links (geen

reactie)

Regels voor reactievergelijkingen

1. Noteer alle deeltjes2. Sorteer zure en basische

deeltjes3. Sterkste zuur en base4. Verloopt een reactie en hoe

vaak?5. Stel de vergelijking op6. Klopt je vergelijking wbt

deeltjes en lading7. Check of er deeltjes dubbel

staan of binding aangaan

• Ammonia met azijnzuur• NH3(aq), H2O, CH3COOH(aq)

• Zwak zuur met zwakke base dus evenwicht!

zuur base

H2O H2O

CH3COOH NH3

CH3COOH (aq) + NH3 (aq) CH3COO- (aq) + NH4+ (aq)

Vergelijkingen oefenen

• Geef de vergelijking tussen – Overmaat HCl opl en Na3PO4 (s)

– NH3 opl en HF opl

– HIO opl en NaOH (s)

• Geef de vergelijking tussen – 3H3O+ + Na3PO4(s) H3PO4 + 3Na+(aq) + 3H2O

– NH3(aq) + HF (aq) F-(aq) + NH4+(aq)

– HIO(aq) + NaOH (s) Na+(aq) + IO-(aq) + H2O

Koolzuur evenwicht

• Koolstofdioxide lost slecht op in water– CO2(g) + H2O(l) H2CO3 (aq) (1)

• Koolzuur is zwak zuur– H2CO3(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + HCO3

- (aq) (2)– HCO3

- (aq) + H2O(l) H3O+(aq) + CO32- (aq) (3)

• Stel;– We voegen OH- opl toe

• In (3) neemt H3O+(aq) af. Dus evenwicht naar recht. • Minder HCO3

- (aq) in (2) betekent ook ev in (2) naar rechts.• Dus minder H2CO3 in (1) dus ev naar rechts. • Conclusie: door pH omhoog minder [CO2(g)]

– We voegen H3O+ opl toe;• Conclusie: door pH omlaag [CO2(aq)] stijgt

Koolzuur evenwicht

Koolzuur evenwicht

• Exp 16.2• Bestuderen 16.3• Maken opgave tot en met 11

Zwak zuur/base berekening

• HZ (aq) + H2O Z- (aq) + H3O+ (aq)

• kz =[Z- ] . [H3O+] [HZ]

• kz= x2 (0,10 – x)

V 0,10 0 0

T

N

-x +x +x

0,10-x x x

Zwak zuur berekening

• pH van 0,10 M HNO2-oplossing berekenen – HNO2 niet 100% geïoniseerd, dus met zuurconstante

berekenen.• HNO2(aq) + H2O(l) NO2

- (aq)+ H3O+(aq)• V 0,10 0 0• T -x +x +x• N 0,10-x x x• kz = [NO2

- ] . [H3O+] = 5,6.10-4

[HNO2]• x = [H3O+] ?Grafische rekenmachine x=7,2E-3 pH= 2,14

Extra pH

• Extra opgave 5; Bereken de pH van een oplossing van

1. 1,0 · 10-1 M azijnzuur2. 1,0 · 10-2 M HCN3. 0,10 M zoutzuur4. 0,10 M NaCN-oplossing5. 0,020 M waterstoffluoride-oplossing

6. 1,0 M HNO2

7. 0,010 M KF-oplossing

Antwoorden extra pH

1 CH3COOH(aq) + H2O ↔ CH3COO-(aq) + H3O+(aq) Kz = 1,8 * 10-5 • 0,10 mol 0 0• -X +X +X• 0,10-X X X• Kz= [CH3COO-(aq)] * [H3O+(aq)]/ [CH3COOH(aq)] = X2/(0.1-X)

Gr• X = 0.0013 pH = 2,882 X= 2.470 * 10-6 pH = 5.613 Sterk zuur pH= 14 X= 1.25 * 10-3 pOH = 2.90 pH = 11.105 X= 3.25 * 10-3 pH = 2.496 X= 2.34 * 10-2 pH = 1.637 X= 3.99 * 10-7 pOH = 6.4 pH = 7.6

instinker

• Wat is de pH van een verzadigde oplossing van Ca(OH)2?

• Rv– Ca(OH)2 Ca2+ + 2OH-

• Ks– Ks =[Ca2+]∙[OH-]2 = 4,7 ∙ 10-6

• 4x3 = 4,7 ∙ 10-6 x=1,06 ∙ 10-2

• [OH-] = 2* 1,06 ∙ 10-2

• pOH=1,67• pH = 12,32

Buffer• Oplossing waarvan de pH maar klein beetje verandert, bij

toevoegen van sterk zuur/base of bij verdunning• Bestaat uit mengsel van zwak zuur en geconjugeerde base in

verhouding 1:10 tot 10:1CH3COOH + H2O CH3COO- +

H3O+

• kz =[CH3COO- ] . [H3O+]

[CH3COOH]• Buffercapaciteit; hoeveel zuur/base de buffer kan hebben.• Als 1:1 dan is pH=Kz• Buffer berekening

– 0,20 mol acetaat en 0,80 mol azijnzuur in bepaald volume• pH= 4,14

– Nu 50 mL 1M zoutzuur toevoegen. (Vol verandering verwaarlozen) • pH = 4,0 geworden

Buffer in lichaam

• CO2 (aq) + H2O (l) H2CO3 (aq) (1)• H2CO3 (aq) +Hb(aq) HCO3

- (aq) + HHb+(aq) (2)• HHb+ + O2 HHbO2

+

• Spier Bloed Longen

• Koolzuurbuffer in lichaam. Kz = 8,0E-7, pH Bloed=7.4• 8,0E-7 = 4E-8 · [HCO3

-]/[H2CO3]• [HCO3

-]/[H2CO3]= 20/1, kan vooral zuren bufferen