Ionisatie-evenwichtenzuren en basen

p. 233

Zuren en basen

8.1 ionisatie-evenwichten• Meten van elektrische geleidbaarheidStofhoeveelheidconcentratie 0,1 mol/liter

H2O + .....

H2O + suiker

H2O + zout

H2O + waterstofchloride

H2O + azijnzuur

Bereiding van de testoplossingsuiker (C6H12O6)

• M C6H12O6 = 180g/mol

mMnM

mn

mol0250,L0,250.L

mol0,1

n

c.VnV

nc

oplossing

4,5gmol

g1800,025mol

Welke massa aan suiker moeten we afwegen om op te lossen tot 250ml?

Bereiding van de testoplossingkeukenzout (NaCl)

• M NaCl = 58g/mol

mMnM

mn

mol0250,L0,250.L

mol0,1

n

c.VnV

nc

oplossing

gmol

gmol 5,158025,0

Welke massa NaCl moeten we afwegen om een oplossing van 0,1 mol/l te bekomen?

Bereiding van de testoplossingWaterstofchloride (HCl)

• De massafractie van de sterk geconcentreerde HCl-oplossing ω=37%

• Welke concentratie heeft de HCl-oplossing?

• Welk volume HCl-oplossing moeten we oplossen tot 250ml om een c=0,1mol/l te bekomen?

• M HCl = 36,5g/mol

mengsel

zuiver

m

m

mengselmengselmengselmengsel

mengselmengsel Vm

V

m

mengselmengsel

zuiver

V

m

MnmM

mn zuiver

zuiver

mengsel

mengsel

V

n

M

cV

n

mengsel

mengselmengsel V

Mn

cMmengsel

ωHCl=37%ρ=1,16kg/l

11,8mol/l36,5g/mol

1160g/l0,37c

c

Mmengsel

verdundverdundsterksterk VcVc

llmolVlmol sterk 250,0/1,0/8,11 mllVsterk 2002,0

ωazinzuur=96%=0,96ρ=......kg/l (zie fles)

lmolmolg

lgc /......

/60

/....,..0

c

Mmengsel

verdundverdundsterksterk VcVc

llmolVlmol sterk 250,0/1,0/.....

mllVsterk ................

Bereiding van de testoplossingazijnzuur (CH3COOH)

Welk volume ijsazijn met massafractie 96% moet men afwegen om een oplossing van 0,1 mol/l te bekomen?

Het ontstaan van vrije ionen in een elektrolytoplossing

dissociatieproces ionisatieproces1,7<ΔEN<1,7Na+Cl- + H2O Na+

(aq) + Cl-(aq) HCl + H2O H+ + Cl-

HCl + H2O H+(aq) + Cl-(aq)

molecule

gehydrateerde ionen

8.2 ionisatie-evenwichten van zuren en basen p.236

• Zuur/Base theorie volgens S. Arrhenius

HCl, HNO3, H2SO4, H3PO4, H2S, CH3COOH

Zuur: HCl + H2O H+(aq) + Cl-(aq)

NaOH, Ca(OH)2, KOH, NH4OH

Base: NaOH + H2O Na+(aq) + OH-

(aq)

Hoe reageert Na2CO3

Hoe reageert Al2(SO4)3

Base... maar er is geen OH?

Zuur... maar er is geen H?

8.2 ionisatie-evenwichten van zuren en basen p.236

• Zuur/Base theorie volgens Brönsted -Lowry

Een zuur is een protonendonor PD:

HCl + H2O H3O+(aq) + Cl-(aq)

..... ..... ..... ......

Een base is een protonenacceptor PA:

NH3 + H2O NH4+

(aq) + OH-(aq)

..... ..... ...... .....

zuur+ base geconj. base + geconj. zuur

Autoprotolyse van water

8.3 Sterkte van zuren en basen Het ionisatie-evenwicht van water p.239

• Het ionenproduct van water KW

Zuiver water is slecht elektrisch geleidend dus evenwicht ligt naar links

H2O + H2O H3O+ + OH-

e

22

ee3

OH

OH.OHKc

ee32

e2 OHOHOHKc.

ee3 OHOHKw

141000,1Kw

De evenwichtsconcentratie is bijna gelijk aan de beginconcentratie maw een constante

bij 25°C

Temperatuursafhankelijkheid van Kw

H2O + H2O H3O+ + OH- endotherm of exotherm?

Exp. HCl-oplossing met NaOH-oplossing

HCl H+ + Cl-

NaOH Na+ + OH-

Na+ + Cl- + H2O

Reactieverloop

H+ +OH-

≠

H2O

reactiecoördinaat

H

reactiewarmte

≠

H

H+ +OH-

H2O

8.3 Sterkte van zuren en basen Het ionisatie-evenwicht van water p.240

• Neutrale, zure en basische oplossingen

• In neutraal water is

• In neutrale oplossingen is • In zure oplossingen is • In basische oplossingen is

H2O + H2O H3O+ + OH-

ee3 OHOH

2

e314 OH101,00Kw

7e3

14 1000,1OH101,00Kw

e7e3 OH/10OH lmol

e7e3 OH/10OH lmol

e7e3 OH/10OH lmol

ee3 OHOHKw

Berekening van de concentratie van water in water

liter

mol

molg

liter

g

MV

mc

M

mn

V

nc

opl

opl

6,55181

1000

8.3 Sterkte van zuren en basen Zuur-en baseconstante (Kz en Kb) p.240

HB + H2O H3O+ + B-

e

ee3

HB

B.OHKz

B- + H2O HB +OH-

e

ee

B

OH.HBKb

14

e

ee3

e

ee 101,00HB

BOH

B

OH.HBKzKb

• Berekening van enkele Kz en Kb waarden

H2O + H2O H3O+ + OH-

OH- + H2O H2O + OH-

H3O+ + H2O H2O + H3O+

55,6OH

OH.OHKb

e

ee2

55,6

OH

OH.OHKz

e3

e3e2

1614

e2

ee3 101,7855,6

101

OH

OH.OHKz

Vergelijk de bekomen resultaten met tabel p.432

Betekenis van Kz en Kb waarden p.242

• Sterke zuren vs. Zwakke zuren• Sterke basen vs. Zwakke basen

• pKz en pKb waarden

• Kz1 en Kz2 en Kz3 van meerwaardige zuren (vb. fosforzuur)

• Kz en Kb van amfolyten (vb. HCO3-)

p. 242

Protolyse van een sterk zuur en een zwak zuur

Betekenis van Kz en Kb waarden p.242

• Sterke zuren vs. Zwakke zuren• Sterke basen vs. Zwakke basen

• pKz en pKb waarden

• Kz1 en Kz2 en Kz3 van meerwaardige zuren (vb. fosforzuur)

• Kz en Kb van amfolyten (vb. HCO3-)

Betekenis van Kz en Kb waarden p.242

• Sterke zuren vs. Zwakke zuren• Sterke basen vs. Zwakke basen

• pKz en pKb waarden

• Kz1 en Kz2 en Kz3 van meerwaardige zuren (vb. fosforzuur)

• Kz en Kb van amfolyten (vb. HCO3-)

p. 243

Betekenis van Kz en Kb waarden p.242

• Sterke zuren vs. Zwakke zuren• Sterke basen vs. Zwakke basen

• pKz en pKb waarden

• Kz1 en Kz2 en Kz3 van meerwaardige zuren (vb. fosforzuur)

• Kz en Kb van amfolyten (vb. HCO3-)

Ionisatiegraad α (splitsingsgraad)• De ionisatiegraad van een elektrolyt is een

maat voor de vorming van ionen

elektrolyt mol aantallijk oorspronke

elektrolyt dgeïoniseer mol aantalα

10

elektrolytsterk 0,05α

elektrolytzwak 0,05α

HAc+ H2O H3O+(aq) + Ac-

(aq) Beginhoeveelheid 100 overmaat

Evenwichts-hoeveelh. 97 3 3

03,0100

3

Verband tussen Kz (Kb) en α

•HB + H2O H3O+ + B-

e

ee3

HB

B.OHKz

CαBOH ee3

C

Bα e

-

Beginconc is C

CαCHB e

α)(1

Cα

Cα)(1

Cα

αCC

αCαCKz

222

Bereken de splitsingsgraad van azijnzuur in handelsazijn

Conc.= 1,4 mol/l Kz = 1,7.10-5

C

OHα e3

100

97 3 3

α = ?

α= variabel i.f.v. C

azijnzuur

ZUREN

α=0,1 α=

BASEN

α=0,03 α=

Broomthymolblauw

van pH 0-pH 14

Zuur base indicatoren

Fenolftaleïne 0-14

p. 243

pH = - log[H3O+] pOH = - log[OH-]

pH + pOH = 14

p. 244

pH schaal

ZUUR BASEneutraal

Experimenteel werk

• pH van enkele voedingsmiddelen.

• pH in functie van, de verdunning.

• Omslaggebied van een indicator.

HInd + H2O H3O+ + IndInd--

Rood oranje

100%

pH 0%