Zuren en Basen
2. Zure en Basische Oplossingen
In de vorige sectie werd het evenwicht van water behandeld. Daarnaast is het ook vermeld wat er gebeurt wanneer een zuur of een base wordt toegevoegd aan een oplossing. Wanneer een zuur aan een oplossing wordt toegevoegd neemt het aantal protonen \( \mathrm{H^+} \) toe in de oplossing. Eigenlijk komen \( \mathrm{H^+} \) ionen niet voor in een oplossing, maar komen deze eigenlijk voor als oxonium-ionen \( \mathrm{H_{3}O^{+}} \). Wanneer een oplossing meer protonen bevat dan hydroxyl-ionen \( \mathrm{OH^-} \), dan is de oplossing zuur. En andersom is het net zo, wanneer de oplossing meer hydroxyl-ionen ionen bevat, dan is de oplossing basisch. Een overzicht van de zuren en basen zijn weergegeven in Binas tabel 49.
Wanneer een zuur een proton afstaat wordt een geconjugeerde base gevormd. Laten we ons zuur weer \( \mathrm{Z} \) noemen, ZH is dan ons zuur met proton en \( \mathrm{Z^-} \) is dan de geconjugeerde base. \[ \mathrm{ \underbrace{ZH}_{\text{zuur}} \rightarrow \underbrace{Z^-}_{\text{geconjugeerde base}}+\underbrace{H^+}_{\text{proton}} }\] Voor een basen kan hetzelfde worden gesteld. De base dat een proton heeft opgenomen heet dan het geconjugeerde zuur. \[\mathrm{ \underbrace{Z^-}_{\text{base}}+\underbrace{H_{2}O}_{\text{proton}}\rightarrow \underbrace{ZH}_{\text{geconjugeerd zuur}}+\underbrace{OH^-}_{\text{hydroxyl-ion}} }\]
2.1. Sterk zuur vs Zwak zuur
Sterke zuren ioniseren volledig in een oplossing. Dit betekent dat sterke zuren met een aflopende reactie worden weergeven, dus met een enkele pijl. Voor sterke zuren, met toestandsaanduiding \(x\), geldt dan: \[ \mathrm{ZH\left(x\right)+H_2O\left(l\right)\rightarrow Z^-\left(aq\right)+H_3O^+\left(aq\right),\ \ x=s\ of\ l} \] Bij zwakke zuren worden protonen afgestaan, maar ook opgenomen. Er ontstaat een evenwichtsreactie waarin een het zuur protonen afstaat. Doordat zwakke zuren een evenwichtsreactie aangaan kunnen deze wel direct met de aq toestandsaanduiding worden weergeven \[ \mathrm{ZH(aq)+H_2O\left(l\right)⇌ Z^-\left(aq\right)+H_3O^+\left(aq\right)} \]
Ter illustratie zijn hieronder een paar voorbeelden weergeven van een vergelijking van een zuur. Sterk zuur (waterstofchloride): \[ \mathrm{HCl(s)+H_2 O(l)→Cl^- (aq)+H_3 O^+ (aq)} \] Zwak zuur (azijnzuur): \[ \mathrm{CH_3 COOH(aq)+H_2 O(l)⇌CH_3 COO^- (aq)+H_3 O^+ (aq)} \] Hoe weet je of je te maken hebt met een sterk zuur of een zwak zuur? Als je kijkt naar Binas tabel 49 dan staan alle sterke zuren boven \( \mathrm{H_{3}O^{+}} \) en alle zwakke zuren staan eronder. Bij de basen is het net andersom: de sterke basen staan onder \( \mathrm{OH^−} \) in het rechter kolom.
Test je kennis
\( \mathrm{HNO_3+H_2O\rightarrow NO_3^-+H_3O^+} \)
\[\mathrm{HBr\left(l\right)+H_{2}O\left(l\right)→H_{3}O^{+}\left(aq\right)+Br^{-}\left(aq\right)}\]