Hoofdstuk 7 Zuren
7.1 De pH van een oplossing
Zuur, basisch of neutraal
Een oplossing kan zuur, basisch of neutraal zijn. Om het verschil in zuurgraad in een
getalwaarde te kunnen weergeven, gebruik je de pH.
● pH < 7 = zuur
● pH > 7 = basisch
● pH = 7 = neutraal
Hoe hoger de pH, hoe groter de hoeveelheid base in de oplossing. De pH ligt meestal tussen
0 en 14.
Je kunt een oplossing proeven om te kijken of deze zuur bevat. Maar bij sommige stoffen is
het schadelijk om te proeven dus is het beter om een andere methode aan te houden. Je
gebruikt hiervoor stoffen die in een zure oplossing een ander kleur hebben dan in een
oplossing die niet zuur
is. We noemen deze
stoffen indicatoren, de
kleurstof in rode kool
bijvoorbeeld. Rode kool
wordt rood door de
appelzuur in de appel.
Indicatoren
Lakmoes
Lakmoespapier is papier waarop de stof lakmoes in aangebracht. De stof kan 2 kleuren
hebben: rood en blauw. De kleur hangt af van de zuurgraad. In een zure oplossing kleur het
blauw lakmoespapier rood, in een basische oplossing kleurt het rode lakmoespapier blauw.
In een neutrale oplossing behouden ze hun kleur. Met lakmoespapier is de pH niet
nauwkeurig te bepalen.
Universeel indicator
Voor nauwkeurigere uitkomst gebruik je universeel indicatorpapier. Dat is papier waarom
een mengsel van verschillende indicatoren is aangebracht, die afhankelijk van de pH-waarde
samen een continu verlopende kleurenreeks vertonen.
Oplossingen
Er zijn ook oplossingen van kleurstoffen te gebruiken om de pH te meten Zie Binas 52A. Het
pH-gebied waarin de indicator van kleur verandert noemen we het omslagtraject. Als je
gebruikmaakt van meerdere indicatoroplossingen kun je vrij precies achterhalen wat de pH
van een oplossing is.
1
,7.2 Zuren in water
Waterstofionen
Kennelijk bevatten oplossingen van zure stoffen geladen deeltjes. Dus zuivere zuren niet. In
tabel 49 van de Binas zijn een hele hoop zuren te vinden. Je zou denken dat ze niet veel
gemeen hebben, maar zodra je ze oplost verandert dat beeld. Alle zure oplossingen:
- hebben een zure smaakt;
- beïnvloeden de kleur van zuur-base-indicatoren
- geleiden elektrische stroom
- hebben een pH-waarde die kleiner is dan 7.
De verklaring op microniveau: alle zure oplossingen bevatten eenzelfde deeltje.
De meeste zuren zijn moleculaire stoffen waarin de atoomsoort H voorkomt. Er is
aangetoond dat in alle zuren oplossingen waterstofionen aanwezig zijn. Wanneer je een
zuur met water mengt vindt er een chemische reactie plaats. Het zuur staat een H+ ion af.
Zie het voorbeeld met salpeterzuur, HNO3.
HNO3 (l) → H+ (aq) + NO3- (aq)
Er ontstaan dus nitraationen. Dit wordt een zuurrestion genoemd. Wanneer de concentratie
H+ ionen groter is, is de oplossing zuurder. Deze heeft dan een lagere pH. Als
koolstofdioxide in water oplost, ontstaat koolzuur, H2CO3. Zie tabel hieronder voor zuren en
hun oplossingen die je uit je hoofd moet kennen:
De eerste 3 in de tabel zijn sterke zuren en de laatste 3 zijn zwakke zuren.
Sterke zuren en zwakke zuren
Het geleidingsvermogen van een azijnzuuroplossing is kleiner dan dat van zoutzuur, hoewel
in allebei de oplossingen evenveel mol stof is opgelost. Sommige zuren splitsen volledig in
ionen, alle waterstofatomen worden dan H+ ionen. Je zegt: het zuur is volledig geïoniseerd,
zoals zoutzuur. Azijnzuur ioniseert gedeeltelijk, slechts een klein deel van de
azijnzuurmoleculen vorm een H+ ion. De eerste groep zuren zijn de sterke zuren, de tweede
groep zijn de zwakke zuren. Oplossingen van sterke zuren bevatten geen opgeloste
zuurmoleculen. Er zijn alleen H+ ionen en zuurrestionen aanwezig. In oplossingen van
zwakke zuren zitten opgeloste zuurmoleculen, H+ ionen en zuurrestionen. De opgeloste
zuurmoleculen zijn in de meerderheid en je noteert de volledige formule van het zuur voor
de oplossing.
2
,7.3 Molariteit
De molariteit van een oplossing
De concentratie glucose in je bloed wordt uitgedrukt in gram per liter. Tafelazijn mag alleen
zo heten als het minstens 40 gram azijnzuur bevat. De 40 gram azijnzuur per liter in
tafelazijn komt overeen met 0,67 = 6,7x10^-1 mol azijnzuur per liter. De verhouding tussen
het aantal mol opgeloste stof en het volume waarin deze hoeveelheid zit, noemen we de
molariteit van de oplossing. Het symbool voor molariteit is M. De molariteit wordt
uitgedrukt in mol/L-1.
In formule is de molariteit van een oplossing als volgt weer te geven:
ℎ𝑜𝑒𝑣𝑒𝑒𝑙ℎ𝑒𝑖𝑑 𝑜𝑝𝑔𝑒𝑙𝑜𝑠𝑡𝑒 𝑠𝑡𝑜𝑓 (𝑚𝑜𝑙)
𝑚𝑜𝑙𝑎𝑟𝑖𝑡𝑒𝑖𝑡 = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑜𝑝𝑙𝑜𝑠𝑠𝑖𝑛𝑔 (𝐿)
Notaties voor molariteit
Je kunt op verschillende manier de molariteit weergeven:
1. De molariteit van tafelazijnoplossing is 6,7x10^-1 mol/L-1
2. Je mag ook zeggen: de molariteit van de oplossing is 6,7x10^-1 molair of M
3. [CH3COOH] = 6,7x10^-1 mol/L-1
De vierkante haken mogen alleen gebruikt worden als het gaat om deeltjes die werkelijk in
de oplossing aanwezig zijn. Azijnzuur is en zwak zuur en op microniveau bekeken heeft
slechts een klein deel van de azijnzuurmoleculen een H+ ion afgegeven. Omdat het grootste
deel van de azijnzuurmoleculen geen H+ afgeeft, mag je voor azijnzuur de notatie tussen
haakjes gebruiken.
Reken met molariteit
3
, Wanneer je met zoutoplossingen werkt, kun je de molariteit van het opgeloste zout
berekenen, maar je kunt ook de concentratie van de ionen in de oplossing berekenen. In
rekenvoorbeeld 3 zie je hoe je dat moet doen.
4
7.1 De pH van een oplossing
Zuur, basisch of neutraal
Een oplossing kan zuur, basisch of neutraal zijn. Om het verschil in zuurgraad in een
getalwaarde te kunnen weergeven, gebruik je de pH.
● pH < 7 = zuur
● pH > 7 = basisch
● pH = 7 = neutraal
Hoe hoger de pH, hoe groter de hoeveelheid base in de oplossing. De pH ligt meestal tussen
0 en 14.
Je kunt een oplossing proeven om te kijken of deze zuur bevat. Maar bij sommige stoffen is
het schadelijk om te proeven dus is het beter om een andere methode aan te houden. Je
gebruikt hiervoor stoffen die in een zure oplossing een ander kleur hebben dan in een
oplossing die niet zuur
is. We noemen deze
stoffen indicatoren, de
kleurstof in rode kool
bijvoorbeeld. Rode kool
wordt rood door de
appelzuur in de appel.
Indicatoren
Lakmoes
Lakmoespapier is papier waarop de stof lakmoes in aangebracht. De stof kan 2 kleuren
hebben: rood en blauw. De kleur hangt af van de zuurgraad. In een zure oplossing kleur het
blauw lakmoespapier rood, in een basische oplossing kleurt het rode lakmoespapier blauw.
In een neutrale oplossing behouden ze hun kleur. Met lakmoespapier is de pH niet
nauwkeurig te bepalen.
Universeel indicator
Voor nauwkeurigere uitkomst gebruik je universeel indicatorpapier. Dat is papier waarom
een mengsel van verschillende indicatoren is aangebracht, die afhankelijk van de pH-waarde
samen een continu verlopende kleurenreeks vertonen.
Oplossingen
Er zijn ook oplossingen van kleurstoffen te gebruiken om de pH te meten Zie Binas 52A. Het
pH-gebied waarin de indicator van kleur verandert noemen we het omslagtraject. Als je
gebruikmaakt van meerdere indicatoroplossingen kun je vrij precies achterhalen wat de pH
van een oplossing is.
1
,7.2 Zuren in water
Waterstofionen
Kennelijk bevatten oplossingen van zure stoffen geladen deeltjes. Dus zuivere zuren niet. In
tabel 49 van de Binas zijn een hele hoop zuren te vinden. Je zou denken dat ze niet veel
gemeen hebben, maar zodra je ze oplost verandert dat beeld. Alle zure oplossingen:
- hebben een zure smaakt;
- beïnvloeden de kleur van zuur-base-indicatoren
- geleiden elektrische stroom
- hebben een pH-waarde die kleiner is dan 7.
De verklaring op microniveau: alle zure oplossingen bevatten eenzelfde deeltje.
De meeste zuren zijn moleculaire stoffen waarin de atoomsoort H voorkomt. Er is
aangetoond dat in alle zuren oplossingen waterstofionen aanwezig zijn. Wanneer je een
zuur met water mengt vindt er een chemische reactie plaats. Het zuur staat een H+ ion af.
Zie het voorbeeld met salpeterzuur, HNO3.
HNO3 (l) → H+ (aq) + NO3- (aq)
Er ontstaan dus nitraationen. Dit wordt een zuurrestion genoemd. Wanneer de concentratie
H+ ionen groter is, is de oplossing zuurder. Deze heeft dan een lagere pH. Als
koolstofdioxide in water oplost, ontstaat koolzuur, H2CO3. Zie tabel hieronder voor zuren en
hun oplossingen die je uit je hoofd moet kennen:
De eerste 3 in de tabel zijn sterke zuren en de laatste 3 zijn zwakke zuren.
Sterke zuren en zwakke zuren
Het geleidingsvermogen van een azijnzuuroplossing is kleiner dan dat van zoutzuur, hoewel
in allebei de oplossingen evenveel mol stof is opgelost. Sommige zuren splitsen volledig in
ionen, alle waterstofatomen worden dan H+ ionen. Je zegt: het zuur is volledig geïoniseerd,
zoals zoutzuur. Azijnzuur ioniseert gedeeltelijk, slechts een klein deel van de
azijnzuurmoleculen vorm een H+ ion. De eerste groep zuren zijn de sterke zuren, de tweede
groep zijn de zwakke zuren. Oplossingen van sterke zuren bevatten geen opgeloste
zuurmoleculen. Er zijn alleen H+ ionen en zuurrestionen aanwezig. In oplossingen van
zwakke zuren zitten opgeloste zuurmoleculen, H+ ionen en zuurrestionen. De opgeloste
zuurmoleculen zijn in de meerderheid en je noteert de volledige formule van het zuur voor
de oplossing.
2
,7.3 Molariteit
De molariteit van een oplossing
De concentratie glucose in je bloed wordt uitgedrukt in gram per liter. Tafelazijn mag alleen
zo heten als het minstens 40 gram azijnzuur bevat. De 40 gram azijnzuur per liter in
tafelazijn komt overeen met 0,67 = 6,7x10^-1 mol azijnzuur per liter. De verhouding tussen
het aantal mol opgeloste stof en het volume waarin deze hoeveelheid zit, noemen we de
molariteit van de oplossing. Het symbool voor molariteit is M. De molariteit wordt
uitgedrukt in mol/L-1.
In formule is de molariteit van een oplossing als volgt weer te geven:
ℎ𝑜𝑒𝑣𝑒𝑒𝑙ℎ𝑒𝑖𝑑 𝑜𝑝𝑔𝑒𝑙𝑜𝑠𝑡𝑒 𝑠𝑡𝑜𝑓 (𝑚𝑜𝑙)
𝑚𝑜𝑙𝑎𝑟𝑖𝑡𝑒𝑖𝑡 = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑜𝑝𝑙𝑜𝑠𝑠𝑖𝑛𝑔 (𝐿)
Notaties voor molariteit
Je kunt op verschillende manier de molariteit weergeven:
1. De molariteit van tafelazijnoplossing is 6,7x10^-1 mol/L-1
2. Je mag ook zeggen: de molariteit van de oplossing is 6,7x10^-1 molair of M
3. [CH3COOH] = 6,7x10^-1 mol/L-1
De vierkante haken mogen alleen gebruikt worden als het gaat om deeltjes die werkelijk in
de oplossing aanwezig zijn. Azijnzuur is en zwak zuur en op microniveau bekeken heeft
slechts een klein deel van de azijnzuurmoleculen een H+ ion afgegeven. Omdat het grootste
deel van de azijnzuurmoleculen geen H+ afgeeft, mag je voor azijnzuur de notatie tussen
haakjes gebruiken.
Reken met molariteit
3
, Wanneer je met zoutoplossingen werkt, kun je de molariteit van het opgeloste zout
berekenen, maar je kunt ook de concentratie van de ionen in de oplossing berekenen. In
rekenvoorbeeld 3 zie je hoe je dat moet doen.
4
