Wat is pH en waarom is het belangrijk?
De pH meet hoe zuur of basisch een oplossing is, en gaat van 0 tot 14:
- pH < 7: De oplossing is zuur (bijvoorbeeld citroensap).
- pH = 7: De oplossing is neutraal (zoals zuiver water).
- pH > 7: De oplossing is basisch (bijvoorbeeld zeepwater).
De formule om pH te berekenen is: pH = -log[H⁺]
[H⁺] is de hoeveelheid waterstofionen in mol per liter (M).
Hoe bereken je pH van sterke zuren en basen?
Sterke zuren en basen splitsen helemaal op in water, wat de berekeningen makkelijk maakt.
- Voorbeeld: Zoutzuur (HCl)
Als de concentratie 0,01 M is:
pH = -log(0,01) = 2 - Voor sterke basen zoals natriumhydroxide (NaOH)
Eerst bereken je de pOH:
pOH = -log[OH⁻]
Daarna geldt: pH = 14 - pOH
pH-berekeningen voor zwakke zuren en basen
Bij zwakke zuren en basen lossen maar een paar moleculen op in water. Hier gebruik je de zuurconstante (Kₐ).
De formule is: Kₐ = ([H⁺] × [A⁻]) / [HA]
Hierbij staat:
- [HA] voor het zuur dat niet is opgesplitst.
- [H⁺] voor de waterstofionen.
- [A⁻] voor de geconjugeerde base.
De waterstofionenconcentratie [H⁺] kun je benaderen met: [H⁺] = √(Kₐ × [HA])
Daarna bereken je de pH: pH = -log[H⁺]
- Voorbeeld: Azijnzuur (CH₃COOH)
Als de oplossing 0,1 M is en Kₐ = 1,8 × 10⁻⁵:
[H⁺] = √(1,8 × 10⁻⁵ × 0,1) = 1,34 × 10⁻³ M
pH = -log(1,34 × 10⁻³) = 2,87
Wat zijn bufferoplossingen en hoe bereken je de pH?
Bufferoplossingen bestaan uit een zwak zuur en zijn geconjugeerde base (of omgekeerd) en handhaven een stabiele pH. De Henderson-Hasselbalch-vergelijking wordt gebruikt: pH = pKₐ + log([A⁻] / [HA])
Waarbij:
- pKₐ = -log(Kₐ)
- [A⁻] de concentratie van de geconjugeerde base is.
- [HA] de concentratie van het zwakke zuur is.
Conclusie
pH-berekeningen zijn belangrijk om chemische en biologische processen te begrijpen. Of je nu werkt met sterke of zwakke zuren, basen, of buffers, inzicht in pH helpt je om deze systemen goed te begrijpen.