5 VWO

H8 – zuren en basen

Inleiding   Opdracht 1, 20 min in tweetallen

  Nakijken; eventueel vragen stellen

§8.2 – Zure, neutrale en

basische oplossingen

§8.2 – Zure, neutrale en basische oplossingen

  Indicator (tabel 52A)

  Zuurgraad 0-14?

  Lakmoespapier   Rood blijft rood -> zuur of neutraal   Rood wordt blauw -> basisch   Blauw blijft blauw -> basisch of neutraal   Blauw wordt rood -> zuur   Rood blijft rood en blauw blijft blauw -> neutraal

  Universeel indicatorpapier

Oefening met indicator   Een oplossing waaraan een druppel

broomthymolblauw wordt toegevoegd kleurt geel. Wat zegt dit over de pH?

  Omslagtraject is 6,0 – 7,6. Onder de 6,0 kleurt de indicator geel Tussen de 6,0 en 7,6 is er een mengkleur Boven de 7,6 kleurt de indicator blauw

  Conclusie: de pH moet lager zijn dan zes

Zuurgraad : pH   Zuurgraad wordt bepaald door concentratie H3O+ of OH-.

  pH = -log[H3O+]; [H3O+] = 10-pH

  pOH = -log[OH-]; [OH-] = 10-pOH

  pH + pOH = 14 (bij T=298K; T-afhankelijkheid: 50A)   [OH-] × [H3O+] = 1,0·10-14 mol L-1

  pH zuiver water -> [OH-] = [H3O+] => 7

  Belangrijke rekenregel:

Aantal decimalen in pH ≙ aantal significante cijfers in [H3O+]

Oefening met pH

  Bloed heeft een pH tussen 7,33 en 7,42. Geef aan binnen welke grenzen de [H3O+] zich bevindt.   [H3O+] = 10-pH dus 10-7,33= 4,7·10-8 mol/l   [H3O+] = 10-pH dus 10-7,42= 3,8·10-8 mol/l

  Er wordt 1,3 mol NaOH opgelost in 500 mL. Wat wordt de pH van de oplossing?   Basisch, dus [OH-]= 1,3 / 0,500L= 2,6 mol OH-   pOH= -log[OH-]= -log 2,6= -0.41   pH= 14 - pOH = 14 - - 0,41= 14,41

§8.3 – Hoofdkenmerken van zuren en basen

  Zuur = (deel) dat één of meer H+ kan afstaan   Organische zuren (ethaanzuur, oxaalzuur, melkzuur)   Anorganische zuren

  Instabiele zuren: H2CO3, H2SO3   Stabiele zuren:

H2SO4 (tweewaardig zuur) H3PO4 (driewaardig zuur)   Ionen als zuren, HSO4

- + H2O H3O+ + SO42-

  Zure oplossing   H3O+(aq)

  Oxoniumion   Niet stabiel

§8.3 – Hoofdkenmerken van zuren en basen

  Base = deel dat één of meer H+ kan opnemen   CO3

2-, NH3, OH-

  Basische oplossing   OH-(aq)   Metaaloxiden reageren

  CaO +H2O Ca2+ + 2OH-

  N-atomen kunnen reageren als base, bijvoorbeeld NH3 + H2O NH4

+ + OH-

Maar ook een aminogroep aan een koolstofketen

Experiment 8.1   De volgende begrippen

  Zuur en base   Zure oplossing en basische oplossing   Zuurgraad

  Alcohol (OH-groep) reageert niet als zuur (uitzondering benzenol)

  Zuur en base samen wordt neutraal (afhankelijk van hoeveelheden en concentraties)

Experiment 8.2

[HCl] mol L-1

pH

[H3O+]

Ionisatie %

[CH3COOH]mol L-1

pH

[H3O+]

Ionisatie %

1,0·10-1 1,3 0,050

50% 1,0·10-1 3,0 10-3 1%

1,0·10-2 2,1 7,9 10-3

79% 1,0·10-2 3,4 4 10-4

4%

1,0·10-3 3,0 1,010-3

100% 1,0·10-3 3,9 1,3 10-4

13%

1,0·10-4 3,8 1,6 10-4

158% 1,0·10-4 4,4 4 10-5

40%

§8.4 – De sterkte van zuren   Sterk zuur: H3O+ + Z- (100% ionisatie)

  HCl + H2O H3O+ + Cl-

  Zwak zuur: HZ(aq) (1-10% ionisatie)   CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

  Sterke base   O2- + H2O 2OH-

  Zwakke base Deeltje dat H+ opneemt   NH3 + H2O NH4

+ + OH-

  K waarde= evenwichtsconstante   Hoe zwakker, hoe kleiner K

§8.4 – De sterkte van zuren   Kz en Kb zuur- en baseconstante

(evenwichtsconstante)

  Des te zwakker, des te kleiner K

  Gehydrateerde metaalionen zwak zuur

  pKz =-log Kz

  pKb =-log Kb

  H2SO4

Zuur-base reactie   Een reactie waarbij H+ wordt overgedragen

  HCl + H2O Cl- + H3O+ zuur   NaOH + H2O Na+ + OH- + H2O base

  H3O+ + OH- 2 H2O   Vermindering zuur

  Tabel 49   Sterk ioniseert volledig ENKELE PIJL   Zwak ioniseert gedeeltelijk EVENWICHTSPIJL   Restion van een sterk(e) zuur/base GEEN REACTIE

§8.5 – geconjugeerde zuur-baseparen

  Uitdelen ionenlijst DTM-T

CH3COOH = zuur

CH3COO- = base

CO32- = base

HCO3- = zuur of base : amfolyt

H2CO3 = zuur

Amfolyt = zuur én base   Heeft een H en is vaak negatief

  HCO3-

  HPO42-

  H2PO4-

  H2O

  Maken t/m 27

§8.6 – Enkele berekeningen   50 mL HNO3 met pH = 1,30

met water verdund tot 1 L ? Nieuwe pH = …?

  HNO3 + H2O H3O+ + NO3-

§8.6 – Enkele berekeningen   pH = -log [H3O+] : dus als ik die weet…

  Gegeven: pH(HNO3) = 1,30 [H3O+] = 10-pH = 10-1,30 = 0,05 mol/L

  Maar ik heb 50 mL: dus 0,05 x 0,050 = 0,0025 mol H3O+

  Die 0,0025 mol H+ verdun ik tot 1 L

  Dus nieuwe [H3O+] = 0,0025 mol/L

  Dus pH = -log[H+] = -log(0,0025) = 2,60

  Maken 28, 29, 30

Zuur/base-­‐reac+es    Sterk  zuur  met  sterke  base  

  Loopt  100%  af    Sterk  zuur  met  zwakke  base  

  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  reac+e.  

(Evenwichtsreac+e)    Staat  zuur  onder  base.  Evenwicht  sterk  links  (geen  

reac+e)  

  Samen  opdracht  34  

Zuur/base reacties   Geef de zuur/basereactie tussen

  … natriumsulfaatoplossing en diwaterstofsulfide

  … waterstoffluoride-oplossing en een oplossing van natriumsulfide

  … kaliumcyanide-oplossing en vast natriumwaterstofsulfaat

  … overmaat zoutzuur en een natriumcarbonaatoplossing

  … fosforzuur en een overmaat calciumoxide

8.7 – kwantitatieve analyse   Kwantiteit = hoeveelheid

Dus: hoeveel stof zit er in?

  Idee: als ik weet hoeveel ik van het A heb en ik weet hoeveel A met B reageert weet ik ook hoeveel B ik heb

8.7 – kwantitatieve analyse Hoeveel azijnzuur in azijn?

  Titratie   Zuur base reactie

  zwak zuur, dus met sterke base   CH3COOH + OH- CH3COO- + H2O

  Equivalentiepunt   10,00mL X M CH3COOH met 0,1080M NaOH-oplossing. Wat is

X?

CH3COOH (aq) + OH- (aq) à H2O + CH3COO- (aq)

13,36 mL 0,1080 M

1,443 mmol OH-

1,443 mmol H3O+

Dit zit in 10,00 ml azijnzuur

Dus 0,1443 mol in 1 L azijn.

Dus 0,1443 M Azijnzuur

Demotitratie … Voor de titratie van 10,00 mL zoutzuur is 11,02 mL

0,0983 M NaOH nodig. Bereken M HCl

  11,02 mL 0,0983 M NaOH = 1,0833 mmol OH-

  OH- + H3O+ 2H2O 1 : 1

  Dan heb ik ook 1,0833 mmol HCl gehad

  1,0833 mmol / 10,00 mL = 0,108 mol/L

CH3COOH (aq) + OH- (aq) à H2O + CH3COO- (aq)

10,53 ml 0,1000 M

1,053 *10^-3 mol OH-

1,053 *10^-3 mol H3O+

Dit zit in 10,00 ml verdund Azijnzuur

Dus 1,053 *10^-1 mol in 1 L verdund azijn.

Dus 1,053 *10^-1 M Azijnzuur

Maar, de originele oplossing is 10 keer verdund. Dus de originele molariteit is 10 keer zo groot.

1,053 M originele azijnzuuroplossing

1,053 mol in 1 L = (1,053 * 60.00 =) 63.18 gram in 1 L

Dus is het goede tafelazijn (6,318 massa %)