Vaardigheden en berekeningen: significantie en pH-rekenen
Dit domein toetst of je meetwaarden en uitkomsten correct verwerkt en of je pH-berekeningen foutloos uitvoert. Het is het domein dat in vrijwel elke opgave van het VWO-scheikunde-examen terugkomt, meestal verweven met een context over een oplossing, titratie of milieuprobleem.
Significantie
- Tellen mee: alle cijfers vanaf het eerste cijfer dat niet nul is. Nullenn vóór dat cijfer tellen nooit mee; nullen achteraan tellen alleen mee als er een decimaalteken staat. Dus 0,0450 heeft drie significante cijfers en 450 heeft er twee of drie (schrijf dan 4,50·10²).
- Vermenigvuldigen en delen: de uitkomst krijgt het kleinste aantal significante cijfers van de invoer. Optellen en aftrekken: de uitkomst krijgt het kleinste aantal decimalen.
- Rond pas in de laatste stap af en noteer tussenantwoorden met één cijfer extra, anders krijg je afrondingsfouten die als fout worden gerekend.
pH en significantie
Voor verdunde oplossingen geldt pH = -log[H₃O⁺]. Het aantal decimalen van de pH is gelijk aan het aantal significante cijfers van [H₃O⁺]; het cijfer vóór de komma geeft alleen de grootteorde aan. Omgekeerd geldt [H₃O⁺] = 10^(-pH). Bij 298 K gebruik je Kw = [H₃O⁺][OH⁻] = 1,0·10⁻¹⁴.
Uitgewerkt voorbeeld
Een oplossing heeft pH = 3,45. Dan is [H₃O⁺] = 10^(-3,45) = 3,5·10⁻⁴ mol L⁻¹: twee decimalen in de pH geven twee significante cijfers. De bijbehorende [OH⁻] volgt uit Kw: 1,0·10⁻¹⁴ / 3,5·10⁻⁴ = 2,9·10⁻¹¹ mol L⁻¹. Wil je de pH van een verdunde oplossing na verdunning met factor 10, dan daalt [H₃O⁺] met factor 10 en stijgt de pH met precies 1,00.
Valkuilen
- pH 3,45 als drie significante cijfers behandelen; de 3 vóór de komma is geen significant cijfer.
- Een antwoord als 4,50·10² terugschrijven als 450 en zo de significantie verliezen.
- Vergeten dat Kw van de temperatuur afhangt: bij 373 K is Kw ongeveer 5·10⁻¹³, dus pH 7 is dan niet neutraal.