Zuren en basen: Kz, buffers en hydrolyse
Dit domein toetst of je pH-berekeningen aan sterke én zwakke zuren uitvoert, of je buffers en titraties doorziet en of je een zoutoplossing als zuur, basisch of neutraal herkent.
Brønsted-Lowry
Een zuur is een protondonor, een base een protonacceptor; een geconjugeerd zuur-basepaar verschilt één H⁺. Sterke zuren (HCl, HNO₃, H₂SO₄) protolyseren volledig; zwakke zuren (CH₃COOH, H₂CO₃) stellen een evenwicht in met Kz = [H₃O⁺][A⁻]/[HA].
Rekenen aan zwakke zuren
Voor een zwak zuur in water geldt [H₃O⁺] ≈ √(Kz·c₀), mits de omzetting minder dan 5% van c₀ bedraagt - controleer dat achteraf. Verder: pKz = -log Kz en Kz·Kb = Kw, dus pKz + pKb = 14 bij 298 K. Een amfolyt zoals HCO₃⁻ kan zowel als zuur als als base reageren.
Buffers
Een buffer is een mengsel van een zwak zuur en zijn geconjugeerde base in vergelijkbare hoeveelheid. Dan geldt pH = pKz + log([base]/[zuur]). Bij gelijke concentraties is pH gelijk aan pKz; de buffercapaciteit is het grootst rond die pH.
Zouten en hydrolyse
Natriumacetaat geeft een basische oplossing (acetaat is de sterke base van een zwak zuur), NH₄Cl een zure oplossing (ammonium is het zwakke zuur van een zwakke base), NaCl pH 7.
Uitgewerkt voorbeeld
0,10 M azijnzuur met Kz = 1,8·10⁻⁵. Stel [H₃O⁺] = x, dan x²/(0,10 − x) = 1,8·10⁻⁵. Verwaarlozen van x in de noemer geeft x² = 1,8·10⁻⁶ en x = 1,34·10⁻³ mol L⁻¹. Controle: 1,3% van 0,10, dus de verwaarlozing is toegestaan. pH = -log(1,34·10⁻³) = 2,87, genoteerd met twee decimalen.
Valkuilen
- Bij HCl toch Kz gebruiken; daar geldt pH = -log c₀.
- pKz en pH verwisselen bij een buffer met gelijke concentraties.
- Een indicator kiezen waarvan het omslagtraject niet bij het equivalentiepunt past: bij zwak zuur met sterke base is dat rond pH 8–9, dus fenolftaleïne.