Learning Objectives
- Definieer de ion-product constante van water.
- Definieer zure oplossing.
- Definieer basische oplossing.
- Gebruik de constante om te berekenen of wanneer de andere bekend is.
Wat zit er in?
Er was een tijd dat je de dopjes van een autoaccu kon halen om te kijken hoe het met het zwavelzuur stond. Als het te weinig werd, kon je meer zuur toevoegen. Maar zwavelzuur is gevaarlijk spul, dus zijn de accu’s nu verzegeld om mensen te beschermen. Omdat het zuur zo gevaarlijk is, is het geen goed idee om in een batterij te snijden om te zien hoe hij eruitziet – je zou er brandwonden van kunnen krijgen.
Het ionenproduct van water
De zelfionisatie van water (het proces waarbij water ioniseert tot hydronium-ionen en hydroxide-ionen) komt in zeer beperkte mate voor. Wanneer twee moleculen water met elkaar in botsing komen, kan er een overdracht van een waterstofion van het ene molecuul naar het andere plaatsvinden. De producten zijn een positief geladen hydroniumion en een negatief geladen hydroxide-ion.
We gebruiken vaak de vereenvoudigde vorm van de reactie:
De evenwichtsconstante voor de zelfionisatie van water wordt aangeduid als het ion-product voor water en krijgt het symbool 
.
Het ion-product van water 
is het wiskundige product van de concentratie van waterstofionen en hydroxide-ionen. Merk op dat H 2 O niet is opgenomen in de uitdrukking van het ion-product omdat het een zuivere vloeistof is. De waarde van is zeer klein, in overeenstemming met een reactie die de reactanten bevoordeelt. Bij 25°C is de experimenteel bepaalde waarde van in zuiver water 1,0 × 10 -14 .
In zuiver water zijn de concentraties van waterstof- en hydroxide-ionen gelijk aan elkaar. Zuiver water of een andere waterige oplossing waarin deze verhouding geldt, wordt neutraal genoemd. Om de molariteit van elk ion te vinden, wordt de vierkantswortel uit genomen.
Een zure oplossing is een oplossing waarin de concentratie waterstofionen groter is dan de concentratie hydroxide-ionen. Zo ioniseert waterstofchloride bij oplossing in water tot H + en Cl – ionen.
Dit verhoogt de concentratie van H + ionen in de oplossing. Volgens het principe van LeChâtelier wordt het evenwicht, weergegeven door 
, naar links gedwongen, in de richting van de reactant. Daardoor neemt de concentratie van het hydroxide-ion af.
Een basische oplossing is een oplossing waarin de concentratie van hydroxide-ionen groter is dan de concentratie van waterstofionen. Vast kaliumhydroxide dissocieert in water tot kaliumionen en hydroxide-ionen.
De toename van de concentratie van de OH – ionen veroorzaakt een afname van de concentratie van de H + ionen en het ion-product van blijft constant
Voorbeeldprobleem: Gebruik van voor een waterige oplossing
Hydrochloorzuur (HCl) is een sterk zuur, wat betekent dat het in oplossing 100% geïoniseerd is. Wat is de en de in een oplossing van 2,0 × 10 3 M HCl?
Stap 1: Maak een lijst van de bekende waarden en plan het probleem .
Bekende
- = 2,0 × 10 -3 M
Onbekende
- = ? M
- = ? M
Omdat HCl voor 100% geïoniseerd is, zal de concentratie van H + ionen in oplossing gelijk zijn aan de oorspronkelijke concentratie van HCl. Elke HCl-molecule die oorspronkelijk aanwezig was, ioniseert in één H + ion en één Cl – ion. De concentratie OH – kan dan worden bepaald uit de en .
Stap 2: Los op .
Stap 3: Denk na over je resultaat.
De is veel hoger dan de omdat de oplossing zuur is. Net als bij andere evenwichtsconstanten wordt de eenheid voor gewoonlijk weggelaten.
Samenvatting
- De zelfionisatie van water wordt beschreven en een ionisatieconstante voor het proces wordt opgegeven.
- Zure en basische oplossingen worden gedefinieerd.
- Berekeningen met worden geïllustreerd.
Practicum
Lees de eerste twee bladzijden van deze hand-out over waterionisatie en doe die oefenopgaven.
Bespreking
- Wat is een zure oplossing?
- Wat is een basische oplossing?
- Wat is de van een oplossing die een van
heeft ?
Glossary
- zure oplossing: Een oplossing waarin de concentratie van waterstofionen groter is dan de concentratie van hydroxide-ionen.
- basische oplossing: Een oplossing waarin de concentratie van hydroxide-ionen groter is dan de concentratie van waterstofionen.
- ion-product van water : Het wiskundige product van de concentratie van waterstofionen en hydroxide-ionen.
- zelfionisatie van water: Het proces waarbij water ioniseert tot hydronium-ionen en hydroxide-ionen.