[scheikunde] Zuren en basen

JoeyF

Goedemiddag!

Ik ben bezig met een hoofdstuk over zuren en basen, hierbij moeten we wel kunnen werken met tabel 49 maar we hoeven niet te rekenen met Kb en Kz.

Ik snap dit onderwerp voor een aardig deel wel, maar één van de belangrijkste delen blijft erg onduidelijk. Namelijk de reactievergelijkingen. Ik hoop dat jullie mijn probleem begrijpen en zo enkele tips kunnen geven voor de reactievergelijkingen in het algemeen. Of dat jullie kunnen zeggen waar ik verkeerd ga/denk.

Hoe weet ik bijvoorbeeld of een stof verder reageert met water?

Enkele voorbeelden:

NH3(aq) + H2O(l) <-> NH4(aq) + OH-

Er wordt bijvoorbeeld gezegd dat dit een basische oplossing is (zie OH-)

Alleen lijkt het mij dat NH4+ verderreageert met H2O tot H3O+ + NH3

Ander voorbeeld:

Na2CO3(aq) + H2O <-> 2Na+ + HCO3-(aq) + OH-

Hierbij lijkt mij ook dat HCO3- verderreageert met water waardoor je ook een H+ oftewel een oxoniumion krijgt.

De pH neemt af, dus zou dit niet het geval moeten zijn..

net als Na2S(s) -> 2Na+(aq) + S2- (aq)

Vervolgd door: S2- (aq) +H2O <-> HS- + OH-

Doe je dan niets met die HS-?

Dus waar ligt mijn denkfout en hoe kan ik tabel 49 goed gebruiken om te zien wanneer een opgeloste stof wel doorreageert(of mogelijk andere dingen kan bepalen)? Mijn boek legt dit in een onlogische volgorde en slecht uit.

EDIT: Of is het gewoon zo dat bijv:

Na2CO3(s) -> 2Na+(aq) + CO3(2-)(aq)

Dan krijg je dus, vanwege de zwakke base, een evenwichtsreactie:

CO3(aq) +H2O(l) <-> HCO3-(aq) +OH- (aq)

Omdat de base CO3 sterker is dan het amfolyt HCO3(dus kan als zuur of base reageren), de reactie meer naar de rechterkant loopt. Zelfs al zal HCO3 doorreageren, ontstaat ligt het evenwicht alsnog meer op de HCO3-(aq) + OH-(aq)

Bedankt! ,

Joey

Fuzzwood

Vind de opzet van je leraar wel een beetje raar. Je theorie over evenwichten geven maar dan zeggen dat je niets met de Ka waarden moet doen. Die zijn juist het hele punt van evenwichtsreacties!!

1e voorbeeld:

Volgens jou is een oplossing met zowel H₃O⁺ als OH^- erin dus logisch?

2e en 3e voorbeeld:

Zelfde antwoord.

Met de evenwichten kun je spelen door er zuur of base van buitenaf aan toe te voegen.

In je 1e voorbeeld ga je dan meer ammonium vormen, en zal er nagenoeg geen hydroxide meer zijn (met zuur), of ga je het evenwicht naar links drukken zodat je weer ammonia en water krijgt.

2e voorbeeld, zuur: je maakt waterstofcarbonaat vanuit je bicarbonaat, base: je vormt carbonaat vanuit het bicarbonaat.

3e voorbeeld, zuur: je maakt waterstofsulfide vanuit je bisulfide, base: je maakt weer sulfide van je bisulfide.

Toch maar even de theorie geven die je zogenaamd niet moet kennen ( 8-[ ):

Als je een sterk zuur of sterke base in water dumpt, zal water optreden als base, danwel zuur. Dit zie je al heel goed gebeuren bij sterke zuren:

HCl + H₂O --> H₃O⁺ + Cl^-

H₂SO₄ + H₂O --> H₃O⁺ + HSO₄^-. Anders dan je misschien bekend bent, is HSO₄^- een zwak zuur.

Kijken we naar basen:

NaOH --> Na + OH^- + HOH <-> Na + OH^- + HOH. Netto verandert hier dus niets. Ander voorbeeld met een base die sterker is dan OH^-.

NaNH₂ (ja die bestaat) --> Na⁺ + NH₂^- + H₂O --> Na⁺ + NH₃ + OH^-

Het ammine is dus sterk genoeg om water te deprotoneren. Je kunt nu dus stellen dat in waterig milieu water zelf het sterkste zuur danwel de sterkste base is. Sterkere zuren en basen zullen met water reageren tot H₃O⁺ danwel OH^-. Tot zover de theorie van de sterke zuren. Nu wordt het spannend en wat lastiger als je moeite hebt met vierkantsvergelijkingen (je weet wel, wiskunde).

Kijken we naar een oude bekende: azijnzuur. CH₃COOH. Alleen de laatste H is zuur (wat je nog wel geleerd krijgt, als je verder de chemie ingaat).

Dit is een zwak zuur, en heeft ook een Ka en pKa, in dit geval respectievelijk 10^-4,75 en 4,75.

Wat betekent die Ka nu? Dit is een evenwichtsconstante en beschrijft in feite de verhouding H⁺ en B^- vs HB. Of in formulevorm:

Ka = [H⁺] * [B^-] / [HB]

De rechte haken betekent dat het om concentraties in mol/l gaat. Elke andere concentratie die je ooit uitrekent bij dit soort vragen dien je ALTIJD terug te rekenen naar mol/l, wil je de bovenstaande vergelijking gebruiken.

Gaan we dit toesplitsen op azijnzuur:

CH₃COOH + H₂O --> CH₃COO^- + H₃O⁺

Ka = [H₃O⁺] * [CH₃COO^-] / [CH₃COOH]

Omdat er een evenwicht instelt, kun je bij het maken van een oplossing dus nooit zomaar zeggen hoeveel azijnzuur zal deprotoneren. Dit kun je wel uitrekenen. We noemen de hoeveelheid azijnzuur die wegreageert -x, de hoeveelheid vrij zuur x. Omdat we weten dat elke mol zuur die gedeprotoneerd wordt, gelijk is aan het aantal mol geconjugeerde base die ontstaat, is dat dus ook x. In formulevorm:

Ka = x * x / [CH₃COOH - x]

Gaan we eens een concentratie invullen: 0,5 mol/l.

10^-4,75 = x * x / (0,5-x)

Stapsgewijs uitwerken:

10^-4,75 * (0,5-x) = x²

0,5 * 10^-4,75 - 10^-4,75x = x²

x² + 10^-4,75x - 0,5 * 10^-4,75 = 0

Uitwerken (ABC formule) geeft x = 0,003. [H₃O⁺] = 0,003. pH = 2,5.

De pKa is gedefinieerd als de pH waarbij de verhouding zwak zuur:geconjugeerde base 1 is. Anders gezegd: wanneer precies de helft van het aanwezige zwak zuur gedeprotoneerd is.

JoeyF

Hey bedankt!

Ja het is ook een beetje vreemd, maar het ligt vooral aan de methode. Daarnaast hebben we dit jaar een nieuwe leraar, die al heel anders uitlegt. Heel erg bedankt, nu kan ik hier even naar kijken

Omdat ik zelf dacht dat ik het beter zou begrijpen, heb ik enkele fimpjes bekeken waarin ze werken met de Ka (oftewel de Kzuur)..

Enige toelichting: Dit hoofdstuk is meer inleidend en de berekeningen die we krijgen gaan over sterke zuren en basen. Dus die zijn wel makkelijk.

We krijgen wel vragen waarbij we de Ka en Kb waardes moeten gebruiken om te bepalen welke oplossing zuurder is. Echte berekeningen hoeven we niet te maken met zwakke zuren en basen. Dat zal over enkele maanden wel aan de orde komen.. Het is immers al 5VWO..

Dat van die CH3COOH is me bekend. Zelfde als de notaties.

Maar als ik het goed begrijp: H3O en OH- kunnen niet samen voorkomen, want H3O+ + OH- vormt 2H2O.

Dat deel met die berekeningen ziet er tamelijk makkelijk uit, heb er al iets van gezien.

is het niet ook zo dat je bij erg zwakke zuren die x van [CH3COOH-x] weg kunt halen en dus de abc formule niet hoeft te gebruiken?

Het is me in ieder geval nog iets duidelijker geworden dat het deel met de berekeningen wel moet lukken

Het is me alleen niet duidelijk wat je met dit deel bedoelt.. De constantes bepalen toch naar welke kant het evenwicht gedrukt wordt?:

''Met de evenwichten kun je spelen door er zuur of base van buitenaf aan toe te voegen.

In je 1e voorbeeld ga je dan meer ammonium vormen, en zal er nagenoeg geen hydroxide meer zijn (met zuur), of ga je het evenwicht naar links drukken zodat je weer ammonia en water krijgt.

2e voorbeeld, zuur: je maakt waterstofcarbonaat vanuit je bicarbonaat, base: je vormt carbonaat vanuit het bicarbonaat.

3e voorbeeld, zuur: je maakt waterstofsulfide vanuit je bisulfide, base: je maakt weer sulfide van je bisulfide.''

Joey

Fuzzwood

Daar bedoelde ik dus sterke zuren en basen mee. In combinatie met zwakke basen en zuren worden zo zelfs pH-buffers bereid. De constantes bepalen zelf eigenlijk niets, ze zijn een uitkomst van een concentratiebreuk.

JoeyF

Sorry dat ik je misschien verkeerd heb begrepen, maar komt dat erop neer dat je de pH simpelweg kunt verlagen/verhogen door het toevoegen van sterke zuren en basen? Omdat die bij oplossen geheel uiteen vallen in ionen, wat dus niet het geval is bij zwakke zuren/basen. Hiermee vermijd je dus een extra berekening.

Dus bijvoorbeeld het toevoegen van een HCl-oplossing bij een oplossing van NaOH:

HCl(s) +H2O(l) --> H3O+(aq) + Cl-(aq)

Als het om dezelfde hoeveelheden en dezelfde Molariteit zou gaan, reageren alle OH- met de H3O+ van de HCl oplossing.

Zelfde geldt dan voor het toevoegen van een NaOH-oplossing bij een HCl-oplossing.

in deze gevallen wordt de pH dan geneutraliseerd. (pH = 7)

Fuzzwood

Bij sterke zuren en basen gaat die vlieger inderdaad op. Bij zwakke zuren en basen niet, daar ligt het wederom weer aan het evenwicht en aan de Ka waarde. Je kunt op een gegeven moment zeggen (voor elk zuur en base anders) dat het evenwicht geen significante invloed op de pH meer heeft, maar de invloed op zich is er altijd.

JoeyF

Bij sterke zuren en basen gaat die vlieger inderdaad op. Bij zwakke zuren en basen niet, daar ligt het wederom weer aan het evenwicht en aan de Ka waarde. Je kunt op een gegeven moment zeggen (voor elk zuur en base anders) dat het evenwicht geen significante invloed op de pH meer heeft, maar de invloed op zich is er altijd.

Ok dankjewel, ik denk dat het gebrek aan uitleg vooral aan de evenwichtsreacties ligt.

Bij ons wordt er namelijk alleen gezegd dat het een reactie is die 2 kanten op kan gaan. Ik vraag me eigenlijk af wat jouw definitie van een evenwichtsreactie is.

Daarmee zijn al mijn vragen wel beantwoord en ik denk dat het vanzelf wel duidelijker wordt als wij aan een nieuw hoofdstuk over zuren en basen beginnen.

Fuzzwood

Die kan ook 2 kanten opgaan maar de ligging is afhankelijk van de concentratie van de stoffen aan beide kanten

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[scheikunde] Zuren en basen

[scheikunde] Zuren en basen

Re: [scheikunde] Zuren en basen

Re: [scheikunde] Zuren en basen

Re: [scheikunde] Zuren en basen

Re: [scheikunde] Zuren en basen

Re: [scheikunde] Zuren en basen

Re: [scheikunde] Zuren en basen

Re: [scheikunde] Zuren en basen