Back to chapter

15.6:

Sterke Zuren en Basen

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Strong Acid and Base Solutions

Languages

Share

Sterke zuren dissociëren volledig in water. Salpeterzuur valt bijvoorbeeld volledig uiteen in hydronium-ionen en nitraationen. Omdat de hydronium-ionen die worden gegenereerd door de autoprotolyse van water verwaarloosbaar zijn, is de concentratie van de hydronium-ionen in water gelijk aan de concentratie van het sterke zuur.De pH van deze oplossingen kan worden bepaald met behulp van de beginconcentratie van het sterke zuur. In een 0, 10 molaire HCl-oplossing zal HCl bijvoorbeeld volledig dissociëren in de hydronium-ionen en chloride-ionen, en daarom zal de hydronium-ionenconcentratie van de oplossing ook 0, 10 molair zijn. Door de negatieve logaritme van deze concentratie te nemen, is de pH van de oplossing gelijk aan één.Omgekeerd kan de pH van een oplossing worden gebruikt om de hydronium-ionenconcentratie van een oplossing te bepalen. Voor een oplossing met pH 3, 60 kan de hydronium-ionenconcentratie bijvoorbeeld worden bepaald door de vergelijking op te lossen, 3, 60 is gelijk aan de negatieve log van de hydronium-ionenconcentratie. Om de concentratie op te lossen, vermenigvuldigt u beide zijden met een negatieve en neemt u vervolgens de antilog van beide zijden.De concentratie aan hydronium-ionen is gelijk aan 2, 5 10⁻⁴ molair. Sterke basen die metaalhydroxiden uit groep één zijn, zoals natriumhydroxide en kaliumhydroxide, dissociëren volledig in oplossing. Bijvoorbeeld, 0, 20 molair natriumhydroxide zal volledig dissociëren in water en 0, 20 molair natriumionen en 0, 20 molair hydroxide-ionen produceren.Groep twee metaalhydroxiden echter, zoals bariumhydroxide en calciumhydroxide, produceren twee mol hydroxide-ionen voor elke mol base. Bijvoorbeeld, 0, 020 molair calciumhydroxide zal volledig dissociëren in water en zal 0, 020 molair calciumionen en 0, 040 molair hydroxide-ionen produceren. Ionische metaaloxiden, zoals natriumoxide en calciumoxide, zijn ook sterke basen.Hun oxide-ion reageert met water en produceert hydroxide-ionen. De concentratie van hydroxide-ionen kan worden gebruikt om een pOH en pH van de oplossing te berekenen. Een kaliumhydroxideoplossing van 5 10⁻⁵ molair heeft bijvoorbeeld evenveel hydroxide-ionen als sterke base en heeft daarom een pOH van 4, 30.Net als pH kan een pOH van de oplossing ook worden gebruikt om de hydroxide-ionenconcentratie te bepalen door de volgende vergelijking op te lossen:pOH is gelijk aan de negatieve log van de hydroxide-ionenconcentratie. Omdat pH plus pOH gelijk is aan 14 en de pOH 4, 3 is, is de pH van de oplossing 9, 7.

15.6:

Sterke Zuren en Basen

A strong acid is a compound that dissociates completely in an aqueous solution and produces a concentration of hydronium ions equal to the initial concentration of acid. For example, 0.20 M hydrobromic acid will dissociate completely in water and produces 0.20 M of hydronium ions and 0.20 M of bromide ions.

Eq1

On the other hand, a strong base is a compound that dissociates completely in an aqueous solution and produces hydroxide ions. For example, 0.015 M KOH, a group 1 metal hydroxide, will dissociate completely and produce 0.015 M of OH and 0.015 M of K+.

Eq2

Group 2 metal hydroxides, like barium hydroxide [Ba(OH)2] and strontium hydroxide [Sr(OH)2], are also strong bases and possess two hydroxide ions. This causes them to produce a more basic solution compared to NaOH or KOH at the same concentration. For example, 0.015 M Ba(OH)produces 0.015 M Baand 0.030 M hydroxide.

Eq3

As strong acids and bases dissociate completely, molar ratios can be used to determine their hydronium and hydroxide concentrations, which in turn can be used to calculate the pH or pOH of a solution. For example, a 0.030 M HCl solution will produce 0.03 M hydronium ions. Therefore the pH of this solution will be

Eq4

The pOH of the same solution can be determined using the formula

Eq5

As the pH of the solution is 1.52, its pOH can be calculated as

Eq6

Similarly, the concentration of hydroxide ions produced by strong bases can be used to determine the pOH of a solution using the equation

Eq7

The above equation can also be used to determine the hydroxide ion concentration when pOH is known. For example, if the pOH of a solution is 3.00,

Eq8

Multiplication of both sides by −1 gives

Eq9

Now, take the antilog of both sides

Eq10

Thus, the hydronium ion concentration of the solution with pOH 3 is 1.0 × 10−3 M. A similar method can be used to determine the hydronium ion concentration of a solution if its pH is known.