Hoofdstuk 8 Zuren en basen
CE Met behulp van indicatoren kan via verandering van kleur eenvoudig worden vastgesteld of een oplossing zuur, basisch of neutraal is. Indicatoren worden toegepast als strookje of papiertje waaraan de indicatorstof is geabsorbeerd of als oplossing (zie Binas tabel 52A).
De pH is een kwantitatieve uitdrukking van de zuurgraad van een oplossing: pH = –log[H3O+]
Het H3O+-ion wordt oxoniumion genoemd (zie Binas tabel 38).
Uit de definitie volgt: hoe groter de H3O+-concentratie in een oplossing, hoe kleiner de pH.
Tevens wordt gebruikt: pOH = –log [OH−].
Bij 298 K geldt:
pH + pOH = 14,00
De pH-schaal loopt dus in de praktijk van 0 tot 14.
Zuiver water heeft een pH van 7 (= neutraal).
Oplossingen met een pH kleiner dan 7 noemen we zuur.
Oplossingen met een pH groter dan 7 noemen we basisch.
Zuren zijn deeltjes (moleculen, ionen) met één of meer H-atomen die gemakkelijk als H+-ion (= proton) kunnen worden afgestaan. H+-ionen vormen in water met H2O-moleculen H3O+-ionen.
Basen zijn deeltjes die H+-ionen kunnen opnemen.
Als een sterk zuur in water oplost, staan alle deeltjes hun H+ af. Bij zwakke zuren is dat niet het geval, dan is er sprake van een evenwichtsreactie met water.
De sterkte van een zuur wordt weergegeven door de zuurconstante Kz. Hoe kleiner de waarde van Kz, des te zwakker is het desbetreffende zuur. Tevens geldt: hoe groter pKz (= –logKz) des te zwakker het zuur.
Naar analogie van de zuurconstante wordt voor basen de baseconstante Kb gehanteerd. Hoe kleiner Kb (of hoe groter pKb), des te zwakker de base (zie Binas tabel 49).
Als een zuur een H+-ion verliest, ontstaat de geconjugeerde base van het zuur. Een zuur en een base die in elkaar kunnen overgaan door uitwisseling van een proton noemt men een geconjugeerd zuur-basepaar.
Bij een sterk zuur hoort een zwakke geconjugeerde base en bij een zwak zuur een sterke geconjugeerde base.
Hoe kleiner Kb (of hoe groter pKb), des te zwakker de base.
Voor een geconjugeerd zuur-basepaar geldt: Kz x Kb = Kw
Kw wordt de waterconstante genoemd. Deze constante is gedefinieerd als: [H3O+] x [OH–] = Kw
Bij 298 K heeft Kw de waarde 1,0 • 10−14.
Bij zuur-basereacties vindt overdracht van protonen plaats van het zuur naar de base.
Een zuur-basereactie kan aflopend zijn of een evenwichtsreactie zijn. Dit hangt af van de sterkte van de reagerende zuren en basen.
In een oplossing reageren altijd eerst het sterkste zuur en de sterkste base met elkaar. Als het een oplossing in water betreft, is soms H2O het sterkste zuur of de sterkste base.
Sommige deeltjes zijn amfolyten. Een amfolyt kan met een zuur reageren en gedraagt zich dan als een base, maar kan ook met een base reageren en gedraagt zich dan als een zuur.
SE Kwantitatieve bepalingen worden dikwijls uitgevoerd door middel van een titratie: het zolang toedruppelen van een reagens aan de te bepalen stof totdat net alles is omgezet.
Het equivalentiepunt kan bij zuur-basetitraties op verschillende manieren worden bepaald:
- door middel van de kleuromslag van een indicator;
- door middel van een pH-curve (= titratiecurve);
- door middel van een conductometerdiagram.
Om als basis voor een titratie te kunnen dienen, moet een reactie voldoen aan de volgende voorwaarden:
- vlot doorlopen;
- vrijwel aflopend zijn (dat wil zeggen meer dan 99% omzetting).
Titraties kunnen direct of indirect zijn. Bij een directe titratie is er een rechtstreekse bepaling. Bij een indirecte titratie wordt de te bepalen stof niet rechtstreeks getitreerd door toedruppelen van het reagens.
Een voorbeeld van een indirecte titratie is een bepaling waarbij een overmaat zuur wordt toegevoegd aan een base, waarna het restant zuur wordt getitreerd met een andere base. In dit verband spreekt men van een terugtitratie.
Een oplossing van een stof die zeer zuiver te verkrijgen is en die zonder problemen nauwkeurig is af te wegen, kan worden gebruikt als standaardoplossing. Hiermee kan dan door een titratie de molariteit van een minder nauwkeurige oplossing worden vastgesteld. Gekristalliseerd oxaalzuur H2C2O4 ⋅ 2H2O leent zich goed voor het maken van een standaardoplossing.
Geen opmerkingen:
Een reactie posten