H16. Berekeningen aan zuren en basen

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)
0,00357 mol
 x 2  0,00713 mol
: 56,08 g/mol
0,20 gram
: 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 en
Zwak 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.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Noteer alle deeltjes
Sorteer zure en basische
deeltjes
Sterkste zuur en base
Verloopt een reactie en hoe
vaak?
Stel de vergelijking op
Klopt je vergelijking wbt
deeltjes en lading
Check of er deeltjes dubbel
staan of binding aangaan
• Ammonia met azijnzuur
• NH3(aq), H2O, CH3COOH(aq)
zuur
base
H2O
H2O
CH3COOH
NH3
• Zwak zuur met zwakke base
dus evenwicht!
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)
– HCO3- (aq) + H2O(l)  H3O+(aq) + CO32- (aq)
(2)
(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)
V
0,10
0
0
T
-x
+x
+x
N
0,10-x
x
x
• kz =[Z- ] . [H3O+]
[HZ]
• kz =
x2
(0,10 – 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
•
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Extra opgave 5; Bereken de pH van een
oplossing van
1,0 · 10-1 M azijnzuur
1,0 · 10-2 M HCN
0,10 M zoutzuur
0,10 M NaCN-oplossing
0,020 M waterstoffluoride-oplossing
1,0 M HNO2
0,010 M KF-oplossing
Antwoorden extra pH
1
•
•
•
•
•
2
3
4
5
6
7
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 = 2,88
X= 2.470 * 10-6 pH = 5.61
Sterk zuur pH= 1
X= 1.25 * 10-3 pOH = 2.90 pH = 11.10
X= 3.25 * 10-3 pH = 2.49
X= 2.34 * 10-2 pH = 1.63
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
–
•
Ks
–
•
•
•
•
Ca(OH)2  Ca2+ + 2OHKs =[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 10:1
CH3COOH + 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)
H2CO3 (aq) +Hb(aq)  HCO3- (aq) + HHb+(aq)
HHb+ + O2  HHbO2+
Spier
Bloed
Longen
(1)
(2)
• 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