7.5 Kz+Kb en buffers

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

H7.5: rekenen met Kz en Kb,  Amfolyten en buffers 

H7.5 Kz/Kb en Buffers

Leerdoelen - herhalen:

• rekenen met K_{z en Kb}
  
• wat is een amfolyt?
  
• is een oplossing van amfolyten zuur of basisch?
• hoe werkt een bufferoplossing?
• hoe reken je met een bufferoplossing?

H7.5 rekenen met Kz/Kb 

Zwak zuur oplossen in water = evenwicht ==> < 100% van de H+ afgestaan.

Hoe bereken je dan de pH van bv 0,10 M H3PO4?

1) noteer evenwichtsreactie van oplossen: H3PO4 + H2O <-> H2PO4-+ H3O+

2) noteer formule + waarde (Binas) van K  : K = [H₂PO₄^-]*[H₃O⁺]/[H₃PO₄] = 6,9*10^-3
3) vul de bekende gegevens in en stel de onbekende x ==> K = 6,9*10^-3 = (x*x)/0,10

4) reken x uit: 6,9*10^-4 = x² ==> x = 2,63*10^-2 = [H₃O⁺]

5) bereken gevraagde ==> pH = 1,58

6) decimalen pH = significantie gegevens

H7.5 rekenen met Kz/Kb 

Zwakke base oplossen in water = evenwicht ==> < 100% van de H+ opgenomen.

Hoe bereken je dan de pH van bv 0,10 M onbekende base met K_b = 6,9*10^-3?

1) noteer evenwichtsreactie van oplossen: B + H2O <-> HB++ OH-

2) noteer formule + waarde (Binas) van K  : K = [OH^-]*[HB⁺]/[B] = 6,9*10^-3
3) vul de bekende gegevens in en stel de onbekende x ==> K = 6,9*10^-3 = (x*x)/0,10

4) reken x uit: 6,9*10^-4 = x² ==> x = 2,63*10^-2 = [OH^-]

5) bereken gevraagde ==> pOH = 1,58 ==> pH = 14 - 1,58 = 12,42

6) decimalen pH = significantie gegevens

H7.5 rekenen met Kz/Kb 

Zwak zuur oplossen in water = evenwicht ==> < 100% van de H+ afgestaan.

Hoe bereken je hoeveel % van bv 0,10 M H3PO4 omgezet in H₃O⁺ is?

1) noteer evenwichtsreactie van oplossen: H3PO4 + H2O <-> H2PO4-+ H3O+

2) noteer formule + waarde (Binas) van K  : K = [H₂PO₄^-]*[H₃O⁺]/[H₃PO₄] = 6,9*10^-3
3) vul de bekende gegevens in en stel de onbekende x ==> K = 6,9*10^-3 = (x*x)/0,10

4) reken x uit: 6,9*10^-4 = x² ==> x = 2,63*10^-2 = [H₃O⁺]

5) bereken gevraagde ==> er was 0,10 M zuur en dat levert 0,00069 M H₃O⁺

 ==> 0,00069/0,10 *100% =  0,69%

amfolyten

Een amfolyt is een deeltje dat zowel H+ kan opnemen, als afstaan

Een amfolyt kan dus reageren als zuur én als base

Deze deeltjes staan dus ook tweemaal in tabel 49: een keer bij de zuren, een keer bij de basen.

bijvoorbeeld: HC2O4-(aq) , HCO₃^-(aq),
                                                        H₂PO₄^- (aq), HPO42- (aq)

Ontstaat er een zure of basische oplossing als je een amfolyt in water brengt?

Zoek op in Binas 49 voor

HC2O4- :

Kz =

Kb =

Zoek op in Binas 49 voor

HPO42- :

Kz =

Kb =

Ontstaat er een zure of basische oplossing als je een amfolyt in water brengt?

Zoek op in Binas 49 voor

HC2O4- :

Kz = 1,6*10^-4

Kb = 1,8*10^-13

Zoek op in Binas 49 voor

HPO42- :

Kz = 4,8*10-13

Kb = 1,6*10^-7

conclusie:

K.... >   K ...., dus in water gedraagt deze amfolyt zich als .....

Er ontstaat een ............... oplossing

conclusie:

K.... >   K ...., dus in water gedraagt deze amfolyt zich als .....

Er ontstaat een ............... oplossing

Ontstaat er een zure of basische oplossing als je een amfolyt in water brengt?

Zoek op in Binas 49 voor

HC2O4- :

Kz = 1,6*10^-4

Kb = 1,8*10^-13

Zoek op in Binas 49 voor

HPO42- :

Kz = 4,8*10-13

Kb = 1,6*10^-7

conclusie:

K_z >   K_b, dus in water gedraagt deze amfolyt zich als  zuur

Er ontstaat een zure oplossing.

pH berekening via K_z

conclusie:

K_b > K_z, dus in water gedraagt deze amfolyt zich als base

Er ontstaat een basische oplossing; pOH --> pH berekening via K_b

Buffers

In het filmpje op de volgende dia 

wordt met behulp van een DEMO

uitgelegd HOE een bufferoplossing werkt...

dus welk(e) deeltje(s) zijn aanwezig in een bufferoplossing?

....................

....................

Buffervoorwaarden:

Bereken de pH van 0,1 M H2PO4-(aq)

Bereken de pH van 0,01 M H2PO4-(aq)

Blijft de pH van een H2PO4--oplossing ongeveer hetzelfde als je de oplossing 10 verdund? 

(= herhaling: pH berekening oplossing zwak zuur mbv K_z)

Bereken de pH van 0,1 M en 0,01M H2PO4-(aq)

Blijft de pH van een H2PO4--oplossing ongeveer hetzelfde als je de oplossing 10 verdund? 

dus welk(e) deeltje(s) zijn aanwezig in een bufferoplossing?

een zuurbase koppel van een zwak zuur met zijn geconjugeerde base

Buffervoorwaarden:

......................

Leg uit of een oplossing van HF een goede buffer is 

HF + H₂O                 H₃O⁺ + F^-

dus welk(e) deeltje(s) zijn aanwezig in een bufferoplossing?

in ongeveer gelijke hoeveelheden

Buffervoorwaarden:

een zuurbase koppel van een zwak zuur met zijn geconjugeerde base

Een bufferoplossing bevat:

belangrijk !

Rekenen aan een bufferoplossing

HF + H₂O <-- --> H₃O⁺ + F^-

Het énige verschil met een berekening aan een oplossing van een zwak zuur is dat [F^-]      [H3O+]

≠

Rekenen aan bufferoplossingen

Deze vergelijking heeft 

3 variabelen, waarvan er altijd 2 bekend zijn:

- Kz staat in Binas 49

- opgave geeft pH óf verhouding [Z-]/[HZ]

vraagtype 1

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

gegeven

gevraagd

grootste buffercapa-citeit = 

ideale buffer = [Z-]/[HZ] = 1

dus 

pH = pK_z

vraagtype 1

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

vraagtype 1

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

vraagtype 2

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)

vraagtype 2

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.)

vraagtype 3

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 

vraagtype 3

Bereken de verhouding ammoniak en ammonium in een bufferoplossing met pH = 9,50. 

Noteer je antwoord als NH4+ : NH3 = .... : ....

vraagtype 3

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

Bij pH > 7 kan je ook de K_b gebruiken. Je moer dan wel met pOH en [OH^-] rekenen  !!

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

opgaven H7.5

leerdoel	opgaven om dit onder de knie te krijgen
pH van oplossingen van zwakke zuren en basen	48,49,50
rekenen aan bufferoplossing	46,47,51