Door Kevin Beck Bijgewerkt op 24 maart 2022

Jupiterimages/Pixland/Getty Images

Als je succesvol wilt worden in de scheikunde, moet je zuren en basen begrijpen. Je moet niet alleen begrijpen wat deze verbindingen zijn en hoe ze zich in oplossing gedragen, maar je moet ook eenvoudige berekeningen van de pH kunnen uitvoeren en begrijpen waarom het gedrag van sterke zuren berekeningen met deze stoffen vereenvoudigt.

Om te beginnen zou je dat in de scheikunde moeten weten:concentratie wordt vaak uitgedrukt in mol per volume-eenheid, meestal liters (mol/l) in plaats van in massa-eenheden per liter. Het aantal grammen in 1 mol van een stof kan worden bepaald aan de hand van de molmassa's of molecuulgewichten van de samenstellende atomen, beschikbaar in het periodiek systeem der elementen.

• De hoeveelheid mol/L wordt gewoonlijk geschreven als het enkele symbool M.

Wat zijn zuren en basen?

Wat zijn zuren en basen?

Een zuur is een verbinding die een proton afstaat in een waterige oplossing. Dit proton wordt in vergelijkingen soms weergegeven als een op zichzelf staand proton (H+) of als een hydroniumion (een proton plus water:H3O+). De andere component van het opgeloste zuur wordt de geconjugeerde base genoemd. De algemene formule voor de dissociatie van een zuur is HA → H+ + A–, waarbij A– de geconjugeerde base is.

Basen daarentegen dienen als dubbelgangers van zuren:ze accepteren gemakkelijk protonen, wat neerkomt op het doneren van hydroxide-ionen (OH–) in een waterige oplossing. Het overblijfsel van een gedissocieerde base wordt het geconjugeerde zuur genoemd , en is vaak een metaalkation zoals Na+.

Wat is pH in de scheikunde?

Wat is pH in de scheikunde?

De pH, of 'kracht van waterstof', is een waarde die in het algemeen (maar niet wiskundig) beperkt is tot het numerieke bereik van 0 tot 14,0. Oplossingen die zuur zijn, hebben een lage pH, neutrale oplossingen (zoals zuiver water) hebben een pH van 7 en basische oplossingen hebben hogere pH-waarden.

Wiskundig gezien is de pH gewoon het negatieve van de logaritme met grondtal 10 van de concentratie van H+ (of H3O+) ionen:pH =–log10[H+]. Zolang je een rekenmachine hebt en voorzichtig bent met je machten van 10, zijn deze berekeningen eenvoudig.

Kracht van zuren en basen

Kracht van zuren en basen

Een sterk zuur is een zuur dat gemakkelijk zijn protonen afstaat, zelfs als de pH-waarde van de omgeving laag is, wat betekent dat er al veel protonen rondzweven. Zwakke zuren geven hun protonen niet zo gemakkelijk af en raken pas in betekenisvolle mate gedissocieerd als de pH dichter bij neutraal komt. Op soortgelijke wijze geven sterke basen gemakkelijk hydroxide-ionen af, zelfs in oplossingen met een hoge pH.

Aan de sterkten van zuren en basen kan een waarde worden toegekend:pK a, of de zuurdissociatieconstante , de pH-waarde waarbij de helft van een zuur zijn protonen heeft gedoneerd, terwijl de andere helft in de geconjugeerde toestand blijft. (Bases hebben, je raadt het al, pKb-waarden.) Sterkere zuren hebben dus lagere pKa-waarden.

Berekening van de pH van zoutzuur

Berekening van de pH van zoutzuur

Zoutzuur, of HCl, is een bekend en veel voorkomend sterk zuur. Het gebruik van zoutzuur omvat onder meer de bevoorrading van scheikundelaboratoria op universiteiten en middelbare scholen over de hele wereld, evenals een groot aantal industriële en productietoepassingen.

Voorbeeld:Bereken de pH van een 0,100 M oplossing van HCl.

Omdat HCl een sterk zuur is, ioniseert het volledig, en de pH van HCl in oplossing kan worden afgeleid uit de concentratie (molariteit) van de H+-ionen, die per definitie gelijk is aan 0,100 M. (De geconjugeerde base van het zuur, het chloride-ion Cl–, zou ook een concentratie van 0,100 M hebben.)

De pH is dus –log(0,100) =1,000 .

Het is duidelijk dat hogere molariteitswaarden lagere pH-waarden zullen opleveren en omgekeerd voor HCl (of welk zuur dan ook).

Online pH-calculator voor sterke zuren

Online pH-calculator voor sterke zuren

Als je geen zin hebt om een rekenmachine tevoorschijn te halen en meer wilt weten over het chemische gedrag van nog een paar sterke zuren, ga dan naar de pagina in de Bronnen.