zwakke zuren
Waarom zijn zuren zwak of sterk?
Elk zuur reageert met water. Wanneer het een proton verliest, draagt het dat proton over aan water. Water werkt als een base wanneer het het proton oplost. Het geconjugeerde zuur is geprotoneerd water en het wordt weergegeven als (H3O)+, (H5O2)+, (H2nOn)+, of gewoon als H+(aq). De geconjugeerde base is het zuur min zijn proton.
Een sterk zuur is volledig gedesocieerd in water terwijl een zwak zuur in evenwicht is met zijn geconjugeerde base in water. Laten we eens kijken naar de reactie van een sterk zuur, salpeterzuur of HNO3, en een zwakker zuur, salpeterigzuur of HNO2, in water.
Nitroenzuur is een sterker zuur dan salpeterigzuur omdat zijn conjugaatbase stabieler is. Het NO3-ion heeft een overmaat aan negatieve lading verdeeld over 3 zuurstofatomen, terwijl de overmaat aan negatieve lading in NO2- verdeeld is over 2 zuurstofatomen.
Een geconjugeerde base is stabieler wanneer de negatieve lading zich op een elektronegatief element bevindt en wanneer de lading over meerdere atomen is gedelokaliseerd. Hoe stabieler de geconjugeerde base, hoe sterker het zuur. Een stabiele geconjugeerde base is niet erg basisch. Een zeer sterk zuur heeft een zeer zwakke geconjugeerde base en een zeer zwak zuur heeft een zeer sterke geconjugeerde base.
Zuurzwak evenwicht
Nitroenzuur is in evenwicht met een proton en zijn geconjugeerde base, NO2-. Omdat de concentratie van water constant is, kunnen we een constante definiëren die gelijk is aan het product van de concentratie van water en de evenwichtsconstante. Deze constante, de Ka is 10-3,29 voor HNO2.
We kunnen de Ka gebruiken om de pH van een oplossing van salpeterzuur te bepalen. Laten we bijvoorbeeld de pH bepalen van een oplossing gemaakt van 0,01 mol HNO2 in 1,0 L water.
Een deel van het zuur zal dissociëren in H+ en NO2- maar we weten niet w=hoeveel. We noemen de molaire concentratie van opgeloste protonen x dus = x. Dit betekent dat de concentratie van NO2- ook x moet zijn omdat ze in gelijke hoeveelheden ontstaan door de dissociatie van het zuur. De concentratie
Het is altijd mogelijk om voor x op te lossen met behulp van de kwadratische vergelijking, maar meestal kunnen we het oplossen met behulp van een benadering. Als we aannemen dat de mate van dissociatie klein is, dan verandert de evenwichtsconcentratie van zuur niet veel ten opzichte van de oorspronkelijke concentratie. We kunnen dan de oorspronkelijke zuurconcentratie gebruiken in de uitdrukking van Ka.
De benadering is in dit geval een goede, omdat we er dezelfde pH-waarde mee krijgen als met de kwadratische vergelijking.
Reactie tussen zwakke zuren en sterke basen
Zware basen reageren volledig met zwakke basen om de geconjugeerde base van het zwakke zuur te vormen. Dan zal er een evenwicht zijn tussen het zwakke zuur en zijn geconjugeerde base in water.
Bekijken we bijvoorbeeld de oplossing die ontstaat door 0,010 mol HNO2 en 0,004 mol NaOH te mengen in 1,0 L water. Ook hier kunnen we een benadering gebruiken om dit op te lossen. De benadering is geldig omdat de mate van dissociatie klein zal zijn als er al enig product aanwezig is.
Zure zuren en sterke zuren
De zuur-dissociatieconstanten van een selectie van zuren staat in de tabellen. In de tabel zijn pKa-waarden vermeld.
De zeer sterke zuren, die volledig in water oplossen, worden onderscheiden door hun zuur-dissociatie-evenwicht in niet-waterige oplosmiddelen te onderzoeken en de pKa voor water wordt geschat. De evenwichtsconstanten voor de zwakkere zuren (pKa >0) worden bepaald uit pH-metingen van oplossingen.
TerugCompasIndexTabellenInleidingVolgende