13,4 buffers

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

Buffers

Na deze lessen kun je 

- Uitleggen hoe een buffer werkt

- Beredeneren welk zuur/base je moet gebruiken voor jouw gewenste pH waarde

- berekeningen uitvoeren met buffer oplossingen (pH-waarde berekeningen bijvoorbeeld) 

Wat voor pH waarde heeft een zure oplossing?

1. lager dan 7
2. 7
3. hoger dan 7

Wat voor pH waarde heeft water?

1. lager dan 7
2. 7
3. hoger dan 7

Wat voor pH waarde heeft een basische oplossing

1. lager dan 7
2. 7
3. hoger dan 7

Wat gebeurt er met de pH waarde van een zure oplossing als je er water aan toe gaat voegen (verdunnen)?

1. pH waarde stijgt
2. pH waarde daalt

Wat gebeurt er met de pH waarde van een zure oplossing als je er een basische oplossing aan toe voegt

1. pH waarde stijgt
2. pH waarde daalt

Wat gebeurt er met de pH waarde van een basische oplossing als je er water aan toe gaat voegen (verdunnen)?

1. pH waarde stijgt
2. pH waarde daalt

Wat gebeurt er met de pH waarde van een basische oplossing als je er een zure oplossing aan toe voegt?

1. pH waarde stijgt
2. pH waarde daalt

pH-waardes van oplossingen

- Veranderen dus (lager/hoger) als je een zure/basische/water oplossing toevoegt. 

Logisch want je OH^-/H₃O⁺ concentratie veranderd. 

Buffers

- Soms willen we niet dat de pH-waarde veranderd bij het toevoegen van kleine hoeveelheden zuur/water/base

- dan gebruik je een buffer --> voorkomt dat de pH-waarde van een oplossing verandert bij toevoeging van een kleine hoeveelheid zuur/base/water 

Maar hoe werkt een buffer?

Daarvoor gaan we eerst even terug naar wat we al kennen

van zwakke zuren en basen én evenwichtsreacties

Evenwichtsreacties beïnvloeden

Stel je hebt de evenwichtsreactie

A + B <-- --> C + D 

A + B <-- --> C + D
wat gebeurt er als je meer van stof A toevoegt? Het evenwicht gaat naar....

1. links
2. rechts

A + B <-- --> C + D
wat gebeurt er als je meer van stof C toevoegt? Het evenwicht gaat naar....

1. links
2. rechts

Stel je hebt een zwak zuur HF 

HF + H₂O <-- --> H₃O⁺ + F^-

De Kz waarde is klein, dat betekent dat maar een klein deel van de HF gaat reageren tot H₃O⁺ en  F^-

 Hoe kan je de hoeveelheden H₃O⁺ en F^- berekenen?

Stel je hebt een zwak zuur HF 

HF + H₂O <-- --> H₃O⁺ + F^-

Stel je voegt een natronloog (OH-) toe aan de HF oplossing. Wat wordt dan de zuur base reactie

Stel je voegt  natronloog (OH-) toe aan de HF oplossing. Wat wordt dan de zuur base reactie

HF heb je het meeste

HF + OH^- --> F^- + H₂O

Wat gebeurt er dan met het evenwicht en de pH-waarde?

HF + H₂O <-- --> H₃O⁺ + F^-

Nu terug naar de buffer

Om een buffer te maken voeg je altijd een combinatie van 

- Een zwak zuur met zijn geconjugeerde base

OF

- een zwakke base met een geconjugeerd zuur 

toe

Buffers werken dus niet met sterke zuren en basen!!!!

Dus een buffer van HF:

HF + H₂O <-- --> H₃O⁺ + F^-

HF = zwakke zuur

F^- = geconjugeerde base

F^- voeg je toe door aan de oplossing het zout toe te voegen waar dit ion in zit. Bijvoorbeeld NaF, of KF etc.

Hoeveelheden?

Je kunt niet zomaar een schepje zout toevoegen. 

Voor een goede buffer moet de hoeveelheid mol van HF en F- tussen de 1,0 : 10 of 10 : 1,0 zitten (een factor 10 verschillen)

1,0 : 1,0 werkt het allerbeste 

Hoeveelheden HF buffer:

HF + H₂O <-- --> H₃O⁺ + F^-

Waarom werkt dit nou? Stel we voegen weer natronloog toe

HF + OH^- --> F^- + H2O

Wat gebeurt er dan met het evenwicht en de pH-waarde?

HF + H₂O <-- --> H₃O⁺ + F^-

Maar de hoeveelheden HF en F- zijn ongeveer hetzelfde. Dus het evenwicht wordt niet tot nauwelijks beïnvloed. en de pH-waarde dus ook niet

HF + H₂O <-- --> H₃O⁺ + F^-

Stel we voegen geen natronloog toe maar zoutzuur (H3O+), wat gebeurt er dan? 

Stel we voegen geen natronloog toe maar zoutzuur (H3O+), wat gebeurt er dan? 

F^- + H₃O⁺ --> HF + H₂O

Wat gebeurt er dan met het evenwicht en de pH-waarde?

HF + H₂O <-- --> H₃O⁺ + F^-

Maar de hoeveelheden HF en F- zijn ongeveer hetzelfde. Dus het evenwicht wordt niet tot nauwelijks beïnvloed. en de pH-waarde dus ook niet

HF + H₂O <-- --> H₃O⁺ + F^-

Let op:

een buffer kan een pH-waarde verandering even tegen houden.

Maar het houdt ergens op. 

Als je lang genoeg zuur/base toevoegt veranderd de pH alsnog (kan je ook gebruiken om de pH-waarde van de buffer iets aan te passen) 

Ik wil een buffer maken van HNO2. Wat moet ik extra toevoegen naast HNO2?

1. H3O+
2. HNO2
3. OH-
4. NO2-

Hoe zorg ik ervoor dat NO2- in mijn oplossing komt?

Berekeningen met buffers

Je hebt nu veel pH-waarde berekeningen gedaan door middel van de x en de BOE tabel

máár bij een buffer is de hoeveelheid F^- (bijvoorbeeld) niet hetzelfde als de hoeveelheid H₃O⁺

Bij buffer berekeningen vaak maar 1 onbekende (scheelt weer)

Bij buffer berekeningen vaak maar 1 onbekende (scheelt weer)

Is elk zwak zuur of base geschikt voor elke gewenste pH-waarde? 

Is elk zwak zuur of base geschikt voor elke gewenste pH-waarde? 

.

We zeiden een buffer werkt het beste als de hoeveelheden HZ en Z^- ongeveer gelijk zijn (1,0 : 1,0)

Dus [Z^-]/[HZ] = gelijk aan 1,0

(denk maar aan 6 / 6 = 1 of 0,23 / 0,23 = 1 etc) 

Is elk zwak zuur of base geschikt voor elke gewenste pH-waarde? 

.

hoe bereken je de pH-waarde?

Is elk zwak zuur of base geschikt voor elke gewenste pH-waarde? 

.

hoe bereken je de pH-waarde?

Is elk zwak zuur of base geschikt voor elke gewenste pH-waarde? 

.

hoe bereken je de pH-waarde?

Dus

De beste buffer voor jouw gewenste pH waarde, heeft een pKz die daar dichtbij in de buurt komt.

Die pKz hebben we eerder gezien! In BiNaS tabel 49

Dus

De beste buffer voor jouw gewenste pH waarde, heeft een pKz die daar dichtbij in de buurt komt.

Die pKz hebben we eerder gezien! In BiNaS tabel 49

Voor basen! gebruik je pKz = 14 - pKb 

Ik wil een buffer maken met een pH van 3,73. Welk zuur gebruik ik?

1. H3PO4
2. CO3 2-
3. HCOOH
4. HCOO-

Ik wil een buffer maken met een pH van 12,30. Welke base gebruik ik?

1. HPO4 2-
2. PO4 3-
3. H3PO3
4. CrO4 2-

Weektaak 

- Bestuderen Hoofdstuk 13, Paragraaf 4 uit het boek (blz 185 t/m 187)

- Maken opdracht 38, 39 en 41 uit het boek (blz 187&188) of in de online omgeving.