H7.5 Rekenen met Kz en Kb buffers

5V NOVA
H7.5 Rekenen met Kz en Kb
Buffers
Nodig:
NOVA deel 5A
schrift + rekenmachine + Binas T49
1 / 36
volgende
Slide 1: Tekstslide
ScheikundeMiddelbare schoolvwoLeerjaar 5

In deze les zitten 36 slides, met interactieve quiz, tekstslides en 1 video.

time-iconLesduur is: 45 min

Onderdelen in deze les

5V NOVA
H7.5 Rekenen met Kz en Kb
Buffers
Nodig:
NOVA deel 5A
schrift + rekenmachine + Binas T49

Slide 1 - Tekstslide

Leerdoel
  • Je kan de pH of de samenstelling van een bufferoplossing berekenen.
  • je kan de pH berekenen van een oplossing van een sterk zuur (of base).

Slide 2 - Tekstslide

Programma
Vragen over huiswerk: opgave 29 + 30: de vergelijking van een zuur-base reactie opstellen

Uitleg: bufferoplossing
Maken en nakijken: opgave 46 + 47

Slide 3 - Tekstslide

voorbeelden van buffers bij scheikunde
Welke kenmerken herken je?

Slide 4 - Tekstslide

Geef kenmerken van een buffer:

Slide 5 - Open vraag

buffer voorwaarden
Een buffer is bestand tegen pH schommelingen,   dus:
  • de pH van een buffer mag niet teveel veranderen als er een zuur toegevoegd wordt.
  • de pH van een buffer mag niet teveel veranderen als er een base toegevoegd wordt.
  • de pH van een buffer mag niet teveel veranderen als er water toegevoegd wordt.

Slide 6 - Tekstslide

buffer voorwaarden
Een buffer is bestand tegen pH schommelingen,   dus:
  • de pH van een buffer mag niet teveel veranderen als er een zuur toegevoegd wordt.
  • de pH van een buffer mag niet teveel veranderen als er een base toegevoegd wordt.
  • de pH van een buffer mag niet teveel veranderen als er water toegevoegd wordt.
dus welke deeltjes zijn aanwezig in een bufferoplossing?

Slide 7 - Tekstslide

buffer voorwaarden
Een buffer is bestand tegen pH schommelingen,   dus:
  • de pH van een buffer mag niet teveel veranderen als er een zuur toegevoegd wordt.                                            base: B- + H3O+ -> HB + H2
  • de pH van een buffer mag niet teveel veranderen als er een base toegevoegd wordt.                        geconjugeerde zuur: HB + OH- -> B- + H3O+
  • de pH van een buffer mag niet teveel veranderen als er water toegevoegd wordt.                                        in ongeveer gelijke hoeveelheden
dus welke deeltjes zijn aanwezig in een bufferoplossing?

Slide 8 - Tekstslide

Een bufferoplossing bevat:
  • een zwak zuur
  • met zijn de geconjugeerde base
  • binnen de verhoudingen 1 : 10 en 10 : 1

De bufferende werking is optimaal als het zwakke zuur en de geconjugeerde base aanwezig zijn in de verhouding 1 : 1    ! 
noteer & leer

Slide 9 - Tekstslide

Buffers
In het filmpje op de volgende dia 
wordt met behulp van een DEMO
uitgelegd HOE een bufferoplossing werkt...

Slide 10 - Tekstslide

Slide 11 - Video

Vóórdat we verder gaan met buffers 

eerst even ophalen: 
pH berekenen van oplossing van een sterk zuur (of base).

Slide 12 - Tekstslide

       Zo reken je aan een             Zo reken je aan een
       zure oplossing                      basische oplossing
Binas tabel 38A

Slide 13 - Tekstslide

  • H2O + H2O <=> H3O+ + OH- 
  • Kw = [H3O+][OH-] = 10 -14 (T= 298 K, zie Binas 50A)
  • dus [H3O+]=[OH-]=10-7 M
  • dus pH = 7 en pOH = 7
  • hiermee kun je pH en pOH in elkaar omrekenen, want dan geldt: pH + pOH = 14 


Het waterevenwicht

Slide 14 - Tekstslide

Significantie
Bij logaritmische berekeningen (pH rekenen) gaat significantie net iets anders.
  • het aantal decimalen in een gegeven pH waarde bepaalt het aantal significante cijfers in de berekende [H3O+] concentratie. 
  • pH = 2,345     ->   [H3O+] = 10-pH = 10-2,345 = 4,52 mol / L
  • Het aantal significante cijfers in de waarde van [H3O+] bepaalt het aantal decimalen in de berekende pH-waarde. 
  • [H3O+] = 3,5*10-4 mol/L     ->     pH = -log [H3O+] = -log (3,5*10-4) = 3,46 

Slide 15 - Tekstslide

Voorbeeld 1
Bereken pH bij [H3O+] = 5,2*10-4 M 
Antwoord:
[H3O+] = 5,2*10-4 mol/L
pH = -log[H3O+
        = -log (5,2*10-4) = 3,28
significantie:
[H3O+] in 2 sig. cijfers, dus pH met 2 decimalen

Slide 16 - Tekstslide

Voorbeeld 1
Bereken pH bij [H3O+] = 5,2*10-4 M 
Antwoord:
[H3O+] = 5,2*10-4 mol/L
pH = -log[H3O+
        = -log (5,2*10-4) = 3,28
significantie:
[H3O+] in 2 sig. cijfers, dus pH met 2 decimalen
Voorbeeld 2
Bereken [OH-] bij pH = 9,74

Antwoord:
stap 1: pH + pOH = 14,00 
              pOH = 14,00 - 9,74 = 4,26
 stap 2: [OH-]=10-pOH 
                [OH-] = 10-4,26 = 5,5.10-5 M
significantie:
pH in 2 decimalen dus [OH-] in 2 significante cijfers

Slide 17 - Tekstslide



De pH van maagzuur is 1,90. 
Bereken [H3O+]. 


Bereken de pH bij [OH-] = 0,052 mol/L
Even oefenen... 
Geef je antwoord in de juiste significantie
timer
4:00

Slide 18 - Tekstslide

uitwerking oefening 1
De pH van maagzuur is 1,90. Bereken [H3O+].
Antwoord:
  • [H3O+] = 10-pH = 10-1,90 = 1,3*10-2 M
  • controleer: pH heeft 2 decimalen, dus [H3O+] geven in 2 sig. cijfers en heb je de eenheid genoteerd?

Slide 19 - Tekstslide

uitwerking oefening 2
Bereken de pH bij [OH-] = 0,052 mol/L

  • stap 1: pOH berekenen: pOH= -log [OH-] -> pOH = -log(0,052)= 1,28
  • stap 2: pH berekenen: pH + pOH = 14,00 -> pH = 14,00 - 1,28 = 12,72
  • stap 3: controleer: significantie (2 sign. cijfers = 2 decimalen in pH) én pH (OH-, dus basische oplossing, dus pH > 7)

Slide 20 - Tekstslide

Rekenen aan bufferoplossingen

Slide 21 - Tekstslide

Deze vergelijking heeft 
3 variabelen, waarvan er altijd 2 bekend zijn:
- Kz staat in Binas 49
- opgave geeft pH óf
- verhouding [Z-]/[HZ]

Slide 22 - Tekstslide

vraagtype 1
Bereken de pH van een bufferoplossing van 0,09 M HF en 0,11 M NaF


gegeven
gevraagd
Binas 49:
Kz (HF) = 6,3*10-4
opgave:
[F-]/[HF]= 
(0,11)/(0,09)

Slide 23 - Tekstslide

vraagtype 1
Bereken de pH van een bufferoplossing van 0,09 M HF en 0,11 M NaF


gegeven
gevraagd
Binas 49:
Kz (HF) = 6,3*10-4
opgave:
[F-]/[HF]= 
(0,11)/(0,09)
6,3*10-4 = [H3O+] x (0,11)/(0,09)
  [H3O+] =  5,15*10-4 M
          pH = -log(5,15*10-4) = 3,3
(1 decimaal, want concentratie HF 1 s.c.)

Slide 24 - Tekstslide

vraagtype 2
Bereken de verhouding ammoniak en ammonium in een bufferoplossing met pH = 9,50. 
Noteer je antwoord als NH4+ : NH3 = .... : ....

gegeven
gevraagd
Binas 49
Kb(NH3) =
1,8*10-5
pH = 9,50 > pOH = 4,50
[OH-] = 10-4,50 = 3,16*10-5 M 

Slide 25 - Tekstslide

vraagtype 2
Bereken de verhouding ammoniak en ammonium in een bufferoplossing met pH = 9,50. 
Noteer je antwoord als NH4+ : NH3 = .... : ....

gegeven
gevraagd
Binas 49
Kb(NH3) =
1,8*10-5
pH = 9,50 > pOH = 4,50
[OH-] = 10-4,50 = 3,16*10-5 M 
1,8*10-5 = 3,16*10-5 x [NH4+]/[NH3]
[NH4+] / [NH3] = 1,8*10-5 / 3,16*10-5 
                             = 0,56 : 1,00

Slide 26 - Tekstslide

vraagtype 3
Welk zuurbasekoppel heeft de grootste buffercapaciteit bij pH = 3,75?


gegeven
gevraagd
grootste buffercapa-citeit = 
ideale buffer = [Z-]/[HZ]=1
Kz = [H3O+]
oftewel

pKz = pH

Zoek in Binas 49 het zuurbasekoppel met/zo dicht mogelijk bij pKz = 3,75

Slide 27 - Tekstslide

vraagtype 3
Welk zuurbasekoppel heeft de grootste buffercapaciteit bij pH = 3,75?


gegeven
gevraagd
grootste buffercapa-citeit = 
ideale buffer = [Z-]/[HZ]=1

Slide 28 - Tekstslide

vraagtype 3
Welk zuurbasekoppel heeft de grootste buffercapaciteit bij pH = 3,75?


gegeven
gevraagd
grootste buffercapa-citeit = 
ideale buffer = [Z-]/[HZ]=1
Kz = [H3O+]
oftewel

pKz = pH

Slide 29 - Tekstslide

Maak H7.5 opgave 46
timer
10:00

Slide 30 - Tekstslide

Slide 31 - Tekstslide

Slide 32 - Tekstslide

Maak H7.5 opgave 47
timer
10:00
tips:
  • noteer de reactie die verloopt.
  • Bereken met een BOE schema aantal mol HSO3- en SO32- en OH-

Slide 33 - Tekstslide

Slide 34 - Tekstslide

Slide 35 - Tekstslide

eigen werk H7.5
Doornemen H7.5 in het boek blz 47 t/m 49
Bestuderen voorbeeldopgaven 13 + 14
Afmaken en nakijken: opgave 46 + 47

Slide 36 - Tekstslide