Zuren, basen en de pH-schaal

admin 0 Comments Articles

Zuren, basen en de pH-schaal

Wat betekent het dat een oplossing zuur of basisch (alkalisch) is?

Het heeft allemaal te maken met waterstofionen (afgekort met het chemische symbool H+). In water (H2O), een klein aantal van de moleculen dissociëren (splitsen). Sommige van de watermoleculen verliezen een waterstof en worden hydroxide-ionen (OH-). De “verloren” waterstofionen verbinden zich met watermoleculen en vormen hydroniumionen (H3O+). Om het eenvoudig te houden worden hydroniumionen waterstofionen H+ genoemd. In zuiver water zijn er een gelijk aantal waterstofionen en hydroxide-ionen. De oplossing is noch zuur, noch basisch.

Een zuur is een stof die waterstofionen afstaat. Wegens dit, wanneer een zuur in water wordt opgelost, wordt het saldo tussen waterstofionen en hydroxideionen verschoven. Nu zijn er meer waterstofionen dan hydroxide-ionen in de oplossing. Zo’n oplossing is zuur.

Een base is een stof die waterstofionen accepteert. Wanneer een base in water wordt opgelost, verschuift het evenwicht tussen waterstofionen en hydroxide-ionen in omgekeerde richting. Omdat de base waterstofionen “opzuigt”, ontstaat een oplossing met meer hydroxide-ionen dan waterstofionen. Dit soort oplossing is alkalisch.

Zuurgraad en alkaliteit worden gemeten met een logaritmische schaal die pH wordt genoemd. Dit is waarom: een sterk zure oplossing kan honderd miljoen miljoen, of honderd triljoen (100.000.000.000.000) keer meer waterstofionen bevatten dan een sterk basische oplossing! De keerzijde is natuurlijk dat een sterk basische oplossing 100.000.000.000.000 keer meer hydroxide-ionen kan hebben dan een sterk zure oplossing. Bovendien kunnen de waterstofionen- en hydroxide-ionenconcentraties in alledaagse oplossingen over dat hele bereik variëren.

Om gemakkelijker met deze grote getallen om te kunnen gaan, gebruiken wetenschappers een logaritmische schaal, de pH-schaal. Elke verandering van één eenheid in de pH-schaal komt overeen met een tienvoudige verandering in de concentratie van waterstofionen. De pH-schaal is theoretisch open, maar de meeste pH-waarden liggen in het bereik van 0 tot 14. Het is een stuk gemakkelijker om een logaritmische schaal te gebruiken in plaats van steeds al die nullen te moeten opschrijven! Zie je trouwens dat honderd miljoen miljoen een één is met veertien nullen erna? Dat is geen toeval, dat zijn logaritmen!

Om precies te zijn, pH is de negatieve logaritme van de waterstofionenconcentratie:

De vierkante haakjes rond de H+ betekenen voor een chemicus automatisch “concentratie”. Wat de vergelijking betekent is precies wat we eerder zeiden: voor elke verandering van 1 eenheid in pH, verandert de waterstofionenconcentratie tienvoudig. Zuiver water heeft een neutrale pH van 7. pH-waarden lager dan 7 zijn zuur, en pH-waarden hoger dan 7 zijn alkalisch (basisch). Tabel 1 bevat voorbeelden van stoffen met verschillende pH-waarden (Decelles, 2002; Milieu Canada, 2002; EPA, datum onbekend).