Zuren en basen Hfst 14 ACH 21: Karin Langereis

14.1 Wat is een zuur? Wat is een base? Vlgs. Arrhenius is een zuur: Een verbinding die in water een H+ afstaat. H1+(aq) + A1-(aq) HA(aq) En een Base = een verbinding die in water een OH1- afstaat. Ammonia, NH3, can’t be explained using Arrhenius theory. M1+(aq) + OH1-(aq) MOH(aq) M staat voor een metaal; A voor een zuur (acid). Vlgs. deze regels van Arrhenius kan NH3 geen base zijn, terwijl het wel een base is.

14.1 De nieuwe(re) definitie van een zuur en van een base Brønsted-Lowry Acid: een verbinding die een H+ kan overdragen = een protonen donor. Brønsted-Lowry Base: een verbinding die een H+ kan opnemen = een protonen acceptor. Een geconjugeerd zuur-base paar = twee verbindingen die slechts 1 H+ verschillen (HCl en Cl-)

Zuur-Dissociation Equilibrium 14.1De Brønsted-Lowry zuur-base theorie Zuur-Dissociation Equilibrium An acid-dissociation will have hydronium ion as the conjugate acid of water. Hydronium ion = H3O1+

14.1 De Brønsted-Lowry zuur-base theorie Base-Dissociation Equilibrium A base-dissociation will have hydroxide ion as the conjugate base of water. Om een proton te kunnen opnemen moet er een vrij electronenpaar zijn, het “lone-pair”.

14.2 Zuursterkte en basesterkte H3O1+(aq) + A1-(aq) HA(aq) + H2O(l) Acid Base Nieuw zuur Nieuwe base Als gestart wordt met gelijke hoeveelheden van de reactanten en van de producten; welke kant zal de reactie dan opgaan? The direction of reaction will be in the direction of the weaker acid and weaker base. Zwakker zuur + zwakkere base Sterkste zuur + Sterkste base - Het sterkste zuur wint! = de verbinding die het beste een proton kan afgeven. - De reactie kan dan voor ± 100% naar rechts verlopen.

14.2 Zuursterkte en basesterkte Een zwak zuur = een zuur dat maar gedeeltelijk in staat is om in water een proton af te staan. We dealt with weak acids initially in Ch 4 (Reactions in Aqueous Solution).

14.2 Zuursterkte en basesterkte Een zwak zuur geeft/heeft een sterke geconjugeerde base; een zwakke base geeft/heeft een sterk geconjugeerd zuur.

13.1 De evenwichtstoestand Een zwak zuur geeft/heeft een sterke geconjugeerde base; een zwakke base geeft/heeft een sterk geconjugeerd zuur.

14.3 Protonen in water H1+(aq) + A1-(aq) HA(aq) Wanneer een proton in water door een zuur wordt afgesplitst reageert het meteen met de watermoleculen. Het reageert met een lone pair van H2O; er blijft 1 lone pair over!!!

Wij schrijven H1+ en doen alsof (weten dan dat) het eigenlijk H3O1+ is 14.3 Protonen in water Een proton kan met 1 of meerdere watermoleculen reageren. n = 4 H9O41+ n = 1 H3O1+ n = 2 H5O21+ n = 3 H7O31+ [H(H2O)n]1+ Wij schrijven H1+ en doen alsof (weten dan dat) het eigenlijk H3O1+ is

14.4 Water kan als een zuur en als een base reageren. Dit proces noemen we de Dissociatie van Water: This value of Kw is only at 25 °C. H3O1+(aq) + OH1-(aq) 2H2O(l) Hier kunnen we de evenwichtsvergelijking op toepassen

Dissociatie van water: H3O1+(aq) + OH1-(aq) 2H2O(l) 14.4 De dissociatieconstante van water Dissociatie van water: H3O1+(aq) + OH1-(aq) 2H2O(l) De evenwichtsconstante voor Water (de ion-product constante: Kw = [H3O1+][OH1-] This value of Kw is only at 25 °C. bij 25°C: [H3O1+] = [OH1-] = 1.0 x 10-7 M Kw = (1.0 x 10-7)(1.0 x 10-7) = 1.0 x 10-14 is een vaste waarde!!!!!!!!!

14.4 De dissociatieconstante van water Met de Kw kan je dus altijd de H+ concentratie uitrekenen of de OH- concentratie. Kw = [H3O1+][OH1-] = 1.0 x 10-14 [H3O1+] = [OH1-] 1.0 x 10-14 [OH1-] = [H3O1+] 1.0 x 10-14

14.4 De dissociatieconstante van water Is er meer zuur dan is er minder OH-. Het product van die 2 concentraties is altijd 1.0 x 10-14 .

14.5 De pH schaal pH = -log [H3O1+] [H3O1+] = 10 -pH Basische opl: Neutrale opl.: pH = 7 Zure opl.: pH < 7 The scale is logarithmic which means each unit change for pH corresponds to a factor of 10 change in hydronium ion concentration. Also, since pH is dependent on Kw, this scale is only good at 25 °C.

Bereken de bijbehorende pH! 14.5 De pH schaal en de H+ concentratie De H+ (hydronium ion) concentratie van lemon juice is ongeveer 0.0025 M. Bereken de bijbehorende pH! pH = -log [H3O1+] [H3O1+] = 10 -pH pOH = -log [OH-] [OH-] = 10 -pOH Kw = [H3O1+][OH1-] = 1.0 x 10-14 pH + pOH = 14

14.5 De pH berekenen 2 significante cijfers [H3O1+] = 10 -pH De H+ (hydronium ion) concentratie van lemonjuice is ongeveer 0.0025. Bereken de bijbehorende pH! 2 significante cijfers [H3O1+] = 10 -pH pH = -log(0.0025) = 2.60 pH = -log [H3O1+] 2 decimalen

14.5 Berekenen van de pH Bepaal de pH van een ammoniak opl. in water. De opl. heeft een OH1- concentration van 0.0019 M. [H3O1+] = 10 -pH pH = -log [H3O1+] Kw = [H3O1+][OH1-]

14.5 Berekenen van de pH Bepaal de pH van een ammoniak opl. in water. De opl. heeft een OH1- concentration van 0.0019 M. [OH1-] 1.0 x 10-14 0.0019 1.0 x 10-14 [H3O1+] = = = 5.3 x 10-12 M pH = -log(5.3 x 10-12) = 11.28

14.5 Rekenen met de pH Acid rain is a matter of serious concern because most species of fish die in waters having a pH lower than 4.5-5.0. Calculate [H3O1+] in a lake that has a pH of 4.5. [H3O1+] = 10 -4.5 = 3 x 10-5 M Only 1 significant figure in the concentration since the pH has only 1 decimal place.

14.6 pH meten H3O1+(aq) + In1-(aq) HIn(aq) + H2O(l) Color B Color A Er zijn zuur-base indicatoren: Dat zijn verbindingen die van kleur veranderen in een specifiek PH gebied. Het zijn zwakke zuren, waarvan de zure vorm een andere kleur heeft dan de geconjugeerde base. H3O1+(aq) + In1-(aq) HIn(aq) + H2O(l) Color B Color A

14.6 pH meten Voorbeelden van pH indicatoren:

Zelfstudie Leerstof: McMurray-Fay, Hfst 14.1 t/m 14.6 Opgaven 14.1 t/m 14.13