Zuren zijn diep betrokken bij ontelbare biologische, geologische en technologische processen. Bacteriën produceren melkzuur dat voedsel conserveert, bodemzuren vrijmaken voedingsstoffen van op rotsen gebaseerde meststoffen en zuren in batterijen leiden tot reacties die elektrische energie genereren. Zoutzuur, vaak afgekort als HCl, is een bekend voorbeeld van een sterk zuur, en specifieke pH-waarden kunnen worden bereikt door mengsels van zoutzuur en water.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

De toevoeging van waterig water aan water verlaagt de pH-waarde van water tot een waarde van minder dan 7,0 en vormt een zure oplossing.

Zuurgraad meten

De pH-schaal, typisch varieert van 0 tot 14, meet de concentratie van waterstofionen in een stof. Zuren hebben pH-waarden van minder dan 7, basen hebben een pH-waarde van meer dan 7 en een pH-waarde van 7,0 is het neutrale punt. De pH-schaal is negatief en logaritmisch, wat betekent dat een factor-of-tien toename in waterstofionenconcentratie overeenkomt met een afname van één eenheid op de pH-schaal. Het toevoegen van een zure stof aan water verlaagt de totale pH van de oplossing.

Gebroken moleculen, vrije Ionen

Wanneer een zuur wordt toegevoegd aan water, scheiden de moleculen van het zuur zich in individuele ionen in een proces dat bekend staat als disassociation. Een molecuul zoutzuur is bijvoorbeeld samengesteld uit een waterstofatoom en een chlooratoom. Wanneer deze moleculen oplossen in water, scheiden ze zich af in een positief geladen waterstofion en een negatief geladen chloorion. Dit leidt tot een verhoogde concentratie van waterstofionen en dus tot een lagere pH. Zoutzuur is geclassificeerd als een "sterk" zuur, wat betekent dat vrijwel alle moleculen dissociëren. Veel andere zuren - zoals azijnzuur, gewoonlijk aangeduid als azijn - worden geclassificeerd als "zwakke" zuren. Slechts enkele van de moleculen van zwakke zuren vallen uiteen wanneer ze aan water worden toegevoegd.

Een extreem zuur

Zuiver zoutzuur heeft een theoretische pH nul - met andere woorden, het is extreem zuur. In praktische situaties bestaat zoutzuur echter alleen als een verdunde stof. Dientengevolge hangt de effectieve pH van zoutzuur af van de mate van verdunning. Omdat de pH van zoutzuur zo laag is, treden er grote pH-veranderingen op, zelfs als kleine hoeveelheden worden toegevoegd aan een neutrale oplossing zoals water. Een voorbeeld van verdund zoutzuur is menselijk maagzuur, dat een pH-waarde heeft rond de 3.

Voorspelling van de pH-waarde

De mate van pH-verandering die optreedt wanneer sterke zuren zoals zoutzuur worden toegevoegd aan water komt rechtstreeks overeen met de verdunningsfactor, omdat alle zure moleculen één waterstofion afgeven. Omdat de pH-schaal een logaritmische relatie volgt, komt een factor tien van de verdunning overeen met een pH-verandering van één eenheid. Bijvoorbeeld, 1 milliliter zoutzuur toegevoegd aan 10 milliliter pH-neutraal water resulteert in een afname in de concentratie van waterstofionen met een factor tien. Aldus zal de pH van de uiteindelijke oplossing één eenheid hoger zijn dan de pH van het oorspronkelijke zoutzuur. Als 1 milliliter zoutzuur wordt toegevoegd aan 100 milliliter water, neemt de concentratie waterstofionen af ​​met twee factoren van tien en neemt de pH met twee eenheden toe.