Theorie WZ4 Grondslagen van de chemie

1. Werkzitting 4:
Zuur-base reacties
Prof. Dr. Stijn Van Cleuvenbergen
Melina Ghesquière
Arne Sinnesael
Charlotte Dekimpe
~ Theorie: Hoofdstuk XIV
Zuren en basen

2. • Voorbereiding online
• 1 contactuur
• Vragen mogelijk via e-mail:
• charlotte.dekimpe@kuleuven.be
• arne.sinnesael@kuleuven.be
Werkvorm WZ5

3. • Zuur = protondonor
• Kan slechts een proton afstaan in aanwezigheid van een base
• Base = protonacceptor
• Kan slechts een proton opnemen in aanwezigheid van een zuur
 Protontransfer reactie: proton wordt overgedragen van zuur naar base
H+
Theorie: Zuren en basen

4. • Zuur in water :
HA + H2O  A- + H3O+
Ka =
𝐻3𝑂
+
[𝐴
−
]
[𝐻𝐴]
Zwak zuur H3O+ Sterk zuur
Ka <1 =1 >1
Theorie: Zuren en basen

5. • Zuur in water :
HA + H2O  A- + H3O+
Ka =
𝐻3𝑂
+
[𝐴
−
]
[𝐻𝐴]
Zwak zuur H3O+ Sterk zuur
Ka <1 =1 >1
Evenwichtsreactie
A- + H2O  HA + OH-
Zuurrest vertoont zwak basische eigenschappen =
geconjugeerde base van het zuur
Theorie: Zuren en basen

6. • Base in water :
A- + H2O  HA + OH-
Kb =
𝑂𝐻
−
[𝐻𝐴]
[𝐴
−
]
Zwakke base OH- Sterke base
Kb <1 =1 >1
Theorie: Zuren en basen

7. • Base in water :
A- + H2O  HA + OH-
Kb =
𝑂𝐻
−
[𝐻𝐴]
[𝐴
−
]
Zwakke base OH- Sterke base
Kb <1 =1 >1
Evenwichtsreactie
HA + H2O  A- + H3O+
Baserest vertoont zwak zure eigenschappen =
geconjugeerde zuur van de base
Theorie: Zuren en basen

8. Theorie: pH – pOH – pKa - pKb
• pH = -log[H3O+]
• pOH = -log[OH-]
• pH + pOH = 14
• pKa = -log[Ka]
• pKb = -log[Kb]
• pKa + pKb = 14

9. HCl + H2O  Cl- + H3O+
Theorie: pH van een sterk zuur

10. HCl + H2O  Cl- + H3O+
Theorie: pH van een sterk zuur
Start-conc 0,1 M 0 M 0 M
Eind-conc 0 M 0,1 M 0,1 M

11. HCl + H2O  Cl- + H3O+
Theorie: pH van een sterk zuur
Start-conc 0,1 M 0 M 0 M
Eind-conc 0 M 0,1 M 0,1 M
pH = -log[H3O+] = -log(0.1M) = 1

12. HCl + H2O  Cl- + H3O+
Theorie: pH van een sterk zuur
Start-conc 0,1 M 0 M 0 M
FORMULE = pH van een sterk zuur
pH = -log[Ca] = -log(0.1M) = 1

13. CH3COOH + H2O  CH3COO- + H3O+
Theorie: pH van een zwak zuur

14. CH3COOH + H2O  CH3COO- + H3O+
Theorie: pH van een zwak zuur
Start-conc 0,1 M 0 M 0 M
evenwicht (0,1 – X) M X M X M

15. CH3COOH + H2O  CH3COO- + H3O+
Theorie: pH van een zwak zuur
Start-conc 0,1 M 0 M 0 M
evenwicht (0,1 – X) M X M X M
Ka = 1.8 x 10-5 =
H3O
+
[CH3COO
−
]
[CH3COOH]
=
X2
0,1−X
 X = [H3O+] = 0,0013 M

16. CH3COOH + H2O  CH3COO- + H3O+
Theorie: pH van een zwak zuur
Start-conc 0,1 M 0 M 0 M
evenwicht (0,1 – X) M X M X M
Ka = 1.8 x 10-5 =
H3O
+
[CH3COO
−
]
[CH3COOH]
=
X2
0,1−X
 X = [H3O+] = 0,0013 M
pH = -log[H3O+] = -logX = 2,89

17. CH3COOH + H2O  CH3COO- + H3O+
Theorie: pH van een zwak zuur
Start-conc 0,1 M 0 0
FORMULE= pH van een zwak zuur
pH = ½ pKa – ½ logCa

18. CH3COOH + H2O  CH3COO- + H3O+
Theorie: pH van een zwak zuur
Start-conc 0,1 M 0 0
FORMULE= pH van een zwak zuur
pH = ½ pKa – ½ logCa
pKa = -logKa = -log(1.8 x 10-5) = 4,74

19. CH3COOH + H2O  CH3COO- + H3O+
Theorie: pH van een zwak zuur
Start-conc 0,1 M 0 0
FORMULE= pH van een zwak zuur
pH = ½ pKa – ½ logCa
pKa = -logKa = -log(1.8 x 10-5) = 4,74
pH = ½ * 4,74 – ½ log(0,1M) = 2,87

20. NaOH + H2O  Na+ + OH-
Theorie: pH van een sterke base
Start-conc 0.1 M 0 M 0 M
Eind-conc 0 M 0.1 M 0.1 M

21. NaOH + H2O  Na+ + OH-
Theorie: pH van een sterke base
Start-conc 0.1 M 0 M 0 M
Eind-conc 0 M 0.1 M 0.1 M
pOH = -log[OH-] = -log(0.1M) = 1

22. NaOH + H2O  Na+ + OH-
Theorie: pH van een sterke base
Start-conc 0.1 M 0 M 0 M
Eind-conc 0 M 0.1 M 0.1 M
pOH = -log[OH-] = -log(0.1M) = 1
pH = 14-pOH = 13

23. NaOH + H2O  Na+ + OH-
Theorie: pH van een sterke base
Start-conc 0,1 M 0 0
FORMULE = pH van een sterke base
pH = 14 + logCb = 14 +log(0.1M) = 13

24. NH3 + H2O  NH4
+ + OH-
Theorie: pH van een zwakke base
Start-conc 0,1 M 0 0
evenwicht 0,1 – X M X M X M

25. NH3 + H2O  NH4
+ + OH-
Theorie: pH van een zwakke base
Start-conc 0,1 M 0 0
evenwicht 0,1 – X M X M X M
Kb = 1.8 x 10-5 =
OH
−
[NH4+]
[NH3]
=
X2
0,1−X
 X = [OH-] = 0,0013 M

26. NH3 + H2O  NH4
+ + OH-
Theorie: pH van een zwakke base
Start-conc 0,1 M 0 0
evenwicht 0,1 – X M X M X M
Kb = 1.8 x 10-5 =
OH
−
[NH4+]
[NH3]
=
X2
0,1−X
 X = [OH-] = 0,0013 M
pOH = -log[OH-] = -logX = 2,89

27. NH3 + H2O  NH4
+ + OH-
Theorie: pH van een zwakke base
Start-conc 0,1 M 0 0
evenwicht 0,1 – X M X M X M
Kb = 1.8 x 10-5 =
OH
−
[NH4+]
[NH3]
=
X2
0,1−X
 X = [OH-] = 0,0013 M
pOH = -log[OH-] = -logX = 2,89
pH = 14 – pOH = 11,11

28. NH3 + H2O  NH4
+ + OH-
Theorie: pH van een zwakke base
Start-conc 0.1 M 0 0
FORMULE = pH van een zwakke base
pH = 14 - ½ pKb + ½ logCb

29. NH3 + H2O  NH4
+ + OH-
Theorie: pH van een zwakke base
Start-conc 0.1 M 0 0
FORMULE = pH van een zwakke base
pH = 14 - ½ pKb + ½ logCb
pKb = -logKb = -log(1.8 x 10-5) = 4,74

30. NH3 + H2O  NH4
+ + OH-
Theorie: pH van een zwakke base
Start-conc 0.1 M 0 0
FORMULE = pH van een zwakke base
pH = 14 - ½ pKb + ½ logCb
pKb = -logKb = -log(1.8 x 10-5) = 4,74
pH = 14 - ½ * 4,74 – ½ log(0,1M) = 11,13

31. Theorie: Buffers
• Zwak zuur + geconjugeerde base
• Zwakke base + geconjugeerde zuur
Een bufferoplossing is een waterige oplossing waarvoor de pH relatief constant blijft bij verdunning en bij
toevoeging van zuur of base.

32. Theorie: Buffers
• Zwak zuur + geconjugeerde base
• Zwakke base + geconjugeerde zuur
Een bufferoplossing is een waterige oplossing waarvoor de pH relatief constant blijft bij verdunning en bij
toevoeging van zuur of base.
FORMULE = pH van een buffer
pH = pKa + log Cb/Ca

33. Theorie: Buffers
Voorbeelden:

34. Theorie: Buffers
Voorbeelden:
• CH3COOH + CH3COO-
Zwak zuur Geconjugeerde base

35. Theorie: Buffers
Voorbeelden:
• CH3COOH + CH3COO-
Zwak zuur Geconjugeerde base
• NH3 + NH4+
Zwakke base Geconjugeerd zuur

36. 36
pH = - log [H3O+] = −log CA
[H3O+] = CA
STERK ZUUR
STERKE BASE
pH = 14,0 + log CB
[OH¯] = CB
ALS BENADERING GELDT
[H3O+] = KA ∙ CA
pH =
𝟏
𝟐
pKA –
𝟏
𝟐
log CA
ZWAK ZUUR
ZWAKKE BASE
[OH¯] = KB ∙ CB
ALS BENADERING GELDT
pH = 14,0 –
𝟏
𝟐
pKB +
𝟏
𝟐
log CB
ZURE BUFFER
BASISCHE BUFFER
pH= 𝑝𝐾𝑎 + 𝐿𝑜𝑔
𝐶 𝐵
𝐶 𝐴
pH= 𝑝𝐾𝑎 + 𝐿𝑜𝑔
𝐶 𝐵
𝐶 𝐴

37. Voorbeelden: pH bepalingen
• Zie uitgewerkt voorbeeld (oef 2) in video (aan de hand van chemisch evenwicht)
• Zie uitgewerkt voorbeeld (oef 7) in video (aan de hand van pH formule)

38. • Oefeningen worden opgelost aan de hand van chemisch evenwicht, tenzij er wordt vermeld
dat de pH formules gebruikt mogen worden
• Oefeningen met buffers mogen altijd a.d.h.v. de pH formule opgelost worden
• Meerkeuzevragen
• Oefeningen: 1 – 4 – 5 (pH formule) – 8 (pH formule) (bespreking tijdens contactmoment)
• Overige oefeningen ter voorbereiding van het examen
Oefeningen