pH berekeningen
Bij het rekenen aan zuren en basen wordt gebruik gemaakt van de molariteit van \(\mathrm{H^+}\)-ionen (notatie \(\mathrm{[H^+]}\)) of de molariteit van \(\mathrm{OH^-}\)-ionen (notatie \(\mathrm{[OH^-]}\)).
Bij zure oplossingen gaat het om de molariteit van \(\mathrm{H^+}\)-ionen. De formules die dan gebruikt worden zijn:
\(\mathrm{pH=-\log[H^+]}\) en \(\mathrm{[H^+]=10^{-pH}}\)
Bij basische oplossingen gaat het om de molariteit van \(\mathrm{OH^-}\)-ionen. De formules die dan gebruikt worden zijn:
\(\mathrm{pOH=-\log[OH^-]}\) en \(\mathrm{[OH^-]=10^{-pOH}}\) en \(\mathrm{pH + pOH = 14,00}\)
Opgave 1
Bereken de pH van \(0,0193 \ \mathrm{M}\) zoutzuur.
Antwoord
\(\mathrm{pH}=1,714\)
Opgave 2
Bereken de pH van \(0,402 \ \mathrm{M}\) natronloog.
Uitwerking
Oplosvergelijking natriumhydroxide: \(\mathrm{NaOH \rightarrow Na^+ + OH^-}\)
Molverhouding \(\mathrm{NaOH:OH^-}=1:1\),
dus \(\mathrm{[OH^-]}=0,402 \ \mathrm{M}\)
\(\mathrm{pOH=-\log[OH^-]}=-\log(0,402)=0,39…\)
\(\mathrm{pH}=14,00-0,39…=13,60\)
Opgave 3
Er wordt \(35 \ \mathrm{mg}\) bariumhydroxide opgelost in \(0,832 \ \mathrm{L}\) water.
Bereken de pH van de oplossing die ontstaat.
Antwoord
\(\mathrm{pH}=10,69\)
Opgave 4
Bereken hoeveel milligram zwavelzuur nodig is om \(600 \ \mathrm{mL}\) zwavelzuuroplossing te maken met een pH van \(3,574\).
Uitwerking
Gegeven: \(\mathrm{pH}=3,574\)
\(600 \ \mathrm{mL}=0,600 \ \mathrm{L}\) oplossing
Gevraagd: \(? \ \mathrm{mg \ H_2SO_4}\)
Reactie zwavelzuur met water: \(\mathrm{H_2SO_4 \rightarrow 2 \ H^+ + SO_4^{2-}}\)
\(\mathrm{[H^+]=10^{-pH}}=10^{-3,574}=2,6… \cdot 10^{-4} \ \mathrm{M}\)
\(\mathrm{molariteit=\frac{mol}{L}}\)
\(2,6…\cdot 10^{-4}=\frac{\mathrm{mol}}{0,600}\)
\(2,6… \cdot 10^{-4} \cdot 0,600=1,6… \cdot 10^{-4} \ \mathrm{mol \ H^+}\)
Molverhouding \(\mathrm{H^+:H_2SO_4=2:1}\),
dus \(\frac{1,6… \cdot 10^{-4}}{2}=8,0…\cdot 10^{-5} \ \mathrm{mol \ H_2SO_4}\)
Molaire massa \(\mathrm{H_2SO_4}\): \(98,079 \ \mathrm{g \ mol^{-1}}\)
\(\mathrm{molaire \ massa=\frac{gram}{mol}}\)
\(98,079=\frac{\mathrm{gram}}{8,0… \cdot 10^{-5}}\)
\(98,079 \cdot 8,0… \cdot 10^{-5}=7,8… \cdot 10^{-3} \ \mathrm{g}\)
Dus \(7,85 \ \mathrm{mg}\) zwavelzuur.
De twee onderstaande opgaven gaan over het rekenen met zwakke zuren en basen. Deze opdrachten kunnen gevraagd worden op een schoolexamen, maar behoren niet tot de stof voor het centraal examen.
Opgave 5
In een \(0,246 \ \mathrm{M}\) waterstoffluorideoplossing is \(4,7 \%\) van het waterstoffluoride omgezet in ionen.
Bereken de pH van deze oplossing.
Uitwerking
Reactie waterstoffluoride in water:
\(\mathrm{HF \rightleftharpoons H^+ + F^-}\)
De molariteit van de \(\mathrm{H^+}\)-ionen \(\frac{4,7}{100} \cdot 0,246 =0,011562 \ \mathrm{M \ H^+}\)
\(\mathrm{pH}=-\log[\mathrm{H^+}]=-\log(0,011562)=1,94\)
Opgave 6
In een \(0,0397 \ \mathrm{M}\) ethaanzuuroplossing is \(2,1 \%\) van het ethaanzuur omgezet in ionen.
Bereken de pH van deze oplossing.
Uitwerking
Reactie ethaanzuur in water: \(\mathrm{CH_3COOH \rightleftharpoons H^+ + CH_3COO^-}\)
De molariteit van de \(\mathrm{H^+}\)-ionen \(\frac{2,1}{100} \cdot 0,0397 =8,337 \cdot 10^{-4} \ \mathrm{M \ H^+}\)
\(\mathrm{pH}=-\log[\mathrm{H^+}]=-\log(8,337 \cdot 10^{-4})=3,08\)