Transcript Ionisatie-evenwichten zuren en basen

Ionisatie-evenwichten
zuren en basen
p. 233
Zuren en basen
8.1 ionisatie-evenwichten
• Meten van elektrische geleidbaarheid
Stofhoeveelheidconcentratie
0,1 mol/liter
H2O + .....
H2O + suiker
H2O + zout
H2O + waterstofchloride
H2O + azijnzuur
Bereiding van de testoplossing
suiker (C6H12O6)
• M C6H12O6 = 180g/mol
n
c
 n  c.V
V oplossing
n  0,1
mol
. 0,250 L  0, 025 mol
L
n
m
M
 nM  m
0,025mol  180
g
 4,5g
mol
Welke massa aan suiker moeten we afwegen om op te
lossen tot 250ml?
Bereiding van de testoplossing
keukenzout (NaCl)
• M NaCl = 58g/mol
n
c
 n  c.V
V oplossing
n  0,1
mol
. 0,250 L  0, 025 mol
L
n
m
M
 nM  m
0 , 025 mol  58
g
mol
Welke massa NaCl moeten we afwegen om een
oplossing van 0,1 mol/l te bekomen?
 1,5 g
Bereiding van de testoplossing
Waterstofchloride (HCl)
• De massafractie van de sterk
geconcentreerde HCl-oplossing ω=37%
• Welke concentratie heeft de HCloplossing?
• Welk volume HCl-oplossing moeten we
oplossen tot 250ml om een c=0,1mol/l te
bekomen?
• M HCl = 36,5g/mol
 
m zuiver
m mengsel
 mengsel 
n
 
m mengsel
V mengsel
m zuiver
M
 m mengsel   mengsel  V mengsel
 
 m zuiver  n  M
   mengsel
M
n
V mengsel
c
   mengsel
M
m zuiver
 mengsel  V mengsel
nM
 mengsel  V mengsel
n

V mengsel
c
ωHCl=37%
ρ=1,16kg/l
   mengsel
M
c
c
0,37  1160g/l
36,5g/mol
c sterk  V sterk  c verdund  V verdund
11 ,8 mol / l  V sterk  0 ,1mol / l  0 , 250 l
V sterk  0 , 002 l  2 ml
 11,8mol/l
Bereiding van de testoplossing
azijnzuur (CH3COOH)
Welk volume ijsazijn met massafractie 96% moet men
afwegen om een oplossing van 0,1 mol/l te bekomen?
ωazinzuur=96%=0,96
ρ=......kg/l (zie fles)
   mengsel
M
c
c
0 ,..  .... g / l
 ...... mol / l
60 g / mol
c sterk  V sterk  c verdund  V verdund
..... mol / l  V sterk  0 ,1mol / l  0 , 250 l
V sterk  ....... l  ......... ml
Het ontstaan van vrije ionen in een
elektrolytoplossing
dissociatieproces 1,7<ΔEN<1,7 ionisatieproces
Na+Cl- + H2O Na+(aq) + Cl-(aq)
HCl + H2O H+ + ClHCl + H2O H+(aq) + Cl-(aq)
molecule
gehydrateerde ionen
8.2 ionisatie-evenwichten van
zuren en basen p.236
• Zuur/Base theorie volgens S. Arrhenius
HCl, HNO3, H2SO4, H3PO4, H2S, CH3COOH
Zuur:
HCl + H2O H+(aq) + Cl-(aq)
NaOH, Ca(OH)2, KOH, NH4OH
Base:
NaOH + H2O Na+(aq) + OH-(aq)
Hoe reageert Na2CO3 Base... maar er is geen OH?
Hoe reageert Al2(SO4)3
Zuur... maar er is geen H?
8.2 ionisatie-evenwichten van
zuren en basen p.236
• Zuur/Base theorie volgens Brönsted -Lowry
Een zuur is een protonendonor PD:
HCl + H2O H3O+(aq) + Cl-(aq)
.....
.....
.....
......
Een base is een protonenacceptor PA:
NH3 + H2O NH4+(aq) + OH-(aq)
.....
.....
......
.....
zuur+ base  geconj. base + geconj. zuur
Autoprotolyse van water
8.3 Sterkte van zuren en basen
Het ionisatie-evenwicht van water
p.239
• Het ionenproduct van water KW
H2O + H2O  H3O+ + OHZuiver water is slecht elektrisch geleidend dus evenwicht ligt naar links
H O  .OH 

Kc 
3
e
e
H 2 O 2 e




Kc. H 2 O e  H 3 O
2
De evenwichtsconcentratie
is bijna gelijk aan de
beginconcentratie maw
een constante

Kw  H 3 O
  OH 

e
e
  OH 

e
e
Kw  1, 00  10
 14
bij 25°C
Temperatuursafhankelijkheid van Kw
H2O + H2O  H3O+ + OH-
endotherm of exotherm?
Exp.
HCl-oplossing met NaOH-oplossing
HCl
 H+ + ClNaOH  Na+ + OHNa+ + Cl- + H2O
Reactieverloop
H
H
≠
≠
H+ +OH-
H+ +OHH2O
H2O
reactiecoördinaat
reactiewarmte
8.3 Sterkte van zuren en basen
Het ionisatie-evenwicht van water
p.240
• Neutrale, zure en basische oplossingen
H2O + H2O  H3O+ + OH-
H
• In neutraal water is

Kw 

 OH
e
Kw  H 3 O
Kw  1,00  10


O
3


e
  OH 
 H O 

e
e
 14
1,00  10
• In neutrale oplossingen is H
H
• In zure oplossingen is
• In basische oplossingen is H


3
3
O
3
O
3
O
e

 14
 H 3O






2
7
e
 10
7
e
 10
 10
7
e


e
 1, 00  10
7
 
mol / l  OH 
mol / l  OH 
mol / l  OH

e

e

e
Berekening van de concentratie van
water in water
c
n
V opl
n
m
M
c
m
V opl  M

1000 g
1liter  18
g
mol
 55 , 6
mol
liter
8.3 Sterkte van zuren en basen
Zuur-en baseconstante (Kz en Kb)
p.240
HB + H2O  H3O+ + BKz 
H
O
3

 .B 

e
e
HB e
B- + H2O  HB +OHHB  .OH 
Kb 
B 

e
e

e
Kb  Kz 
HB e .OH  e
B 

e

H
O
3

  B 

e
HB e
e
 1,00  10
14
• Berekening van enkele Kz en Kb waarden
OH- + H2O  H2O + OH-
H 2 O e .OH  e
Kb 
H3O+ + H2O  H2O + H3O+
Kz 
OH 

 55,6
e
H 2 O e .H 3 O  e
H O 

3
 55,6
e
H2O + H2O  H3O+ + OHKz 
H
O
3

 .OH 

e
H 2 O e
e

1  10
 14
 1,78  10
55,6
Vergelijk de bekomen resultaten met tabel p.432
 16
Betekenis van Kz en Kb waarden p.242
• Sterke zuren vs. Zwakke zuren
• Sterke basen vs. Zwakke basen
• pKz en pKb waarden
• Kz1 en Kz2 en Kz3 van meerwaardige zuren (vb.
fosforzuur)
• Kz en Kb van amfolyten (vb. HCO3-)
p. 242
Protolyse van een sterk zuur en
een zwak zuur
Betekenis van Kz en Kb waarden p.242
• Sterke zuren vs. Zwakke zuren
• Sterke basen vs. Zwakke basen
• pKz en pKb waarden
• Kz1 en Kz2 en Kz3 van meerwaardige zuren (vb.
fosforzuur)
• Kz en Kb van amfolyten (vb. HCO3-)
Betekenis van Kz en Kb waarden p.242
• Sterke zuren vs. Zwakke zuren
• Sterke basen vs. Zwakke basen
• pKz en pKb waarden
• Kz1 en Kz2 en Kz3 van meerwaardige zuren (vb.
fosforzuur)
• Kz en Kb van amfolyten (vb. HCO3-)
p. 243
Betekenis van Kz en Kb waarden p.242
• Sterke zuren vs. Zwakke zuren
• Sterke basen vs. Zwakke basen
• pKz en pKb waarden
• Kz1 en Kz2 en Kz3 van meerwaardige zuren (vb.
fosforzuur)
• Kz en Kb van amfolyten (vb. HCO3-)
Ionisatiegraad α (splitsingsgraad)
• De ionisatiegraad van een elektrolyt is een
maat voor de vorming van ionen
α 
aantal mol geïoniseer
d elektrolyt
 
oorspronke lijk aantal mol elektrolyt
100
α  0,05  zwak elektrolyt
α  0,05  sterk elektrolyt
0 1
Beginhoeveelheid 100
overmaat
HAc+ H2O H3O+(aq) + Ac-(aq)
Evenwichts-hoeveelh. 97
3
3
3
 0 , 03
Beginconc is C
Verband tussen Kz (Kb) en α
H
α =
α
100
Kz 
Kz 
3
H
αC  αC
C  αC
O
3

e
e
HB e
2

C
O
3

HB e
α C
2
(1  α)  C
e
e
H


-
3
 .B 
?C


B 
α
•HB + H2O  H3O+ + B97
O
3
  B 

e
e
 α C
 C  α C
α C
2

(1  α)
α= variabel i.f.v. C
Bereken de splitsingsgraad van azijnzuur in handelsazijn
Conc.= 1,4 mol/l
Kz = 1,7.10-5
azijnzuur
α=0,1
ZUREN
α=
α=0,03
BASEN
α=
Broomthymolblauw
van pH 0-pH 14
Zuur base indicatoren
Fenolftaleïne 0-14
pH = - log[H3O+]
pOH = - log[OH-]
pH + pOH = 14
p. 243
p. 244
pH schaal
ZUUR
neutraal
BASE
Experimenteel werk
• pH van enkele voedingsmiddelen.
• pH in functie van, de verdunning.
• Omslaggebied van een indicator.
100%
HInd + H2O  H3O+ + Ind-
0%
Rood
oranje pH