Rekenen met pH

Zoutzuur (bron: visualphotos )

Dit onderdeel is wat ingewikkelder en leer je op school pas als je in de vierde of vijfde klas van havo of vwo zit of op het mbo.

Hoe zuur een stof is, wordt aangegeven met de pH. De pH is het aantal zure deeltjes in een oplossing. Zo’n zuur deeltje is een positief geladen waterstofion. In een oplossing zijn die zure deeltjes meestal gebonden aan watermoleculen.

De reactievergelijking is: H⁺ (aq) + H₂O (l) → H₃O⁺ (aq)

Het begrip pH is een afkorting van een berekening. De p in pH staat voor -log. De H in pH staat voor de concentratie van ionen H₃O⁺ (aq) .

Log is een afkorting van logaritme. Op de rekenmachines die op de middelbare school gebruikt worden, is een knop te vinden waar ’log’ op staat.

Voor logaritmes geldt een aantal rekenregels:

Als ^x log (y) = a, dan x ^a = y

Soms wordt er geen x gegeven en staat er alleen log (y) in plaats van ^x log (y).
Als er geen x gegeven is, wordt er ¹⁰ log (y) bedoeld.

Ionen

Ionen zijn atomen of verbindingen van atomen die een positieve of negatieve lading hebben.Het ion H₃O⁺ (aq) wordt vaak geschreven als H⁺ (aq). Het verschil tussen die twee is dat het ion H₃O⁺ (aq) zijn H⁺ (aq) gebonden heeft aan een H₂O molecuul.

Op de site van PHET staat een simulatie waarmee je kunt zien wat er met de pH gebeurt als er veel H⁺ in een oplossing zit of weinig. Ga naar de site van PHET.

Concentratie en pH

Concentratie wordt geschreven met haken. De concentratie van ionen H⁺ (aq) kun je dan schrijven als:[H⁺]De concentratie heeft als eenheid molariteit. Molariteit is het aantal mol van een stof per liter oplosmiddel. Molariteit wordt afgekort als: M of als mol/L.In één mol zitten ongeveer 6,022 * 10²³ deeltjes, dat is een 6 en dan 23 nullen.

Voorbeeldberekening

Dus:pH = - log [H+]

Bijvoorbeeld: In het scheikundelokaal staat een fles zoutzuur. Op de fles zit een etiket met de tekst ?0,020M HCl?

Nu kun je de pH uitrekenen:
pH = - log (0,020)
pH = 1,7

Op school heb je misschien geleerd dat de pH een waarde kan hebben tussen 0 en 14, maar de pH kan boven de 14 en onder de 0 komen. Reken maar eens uit wat de pH is bij een concentratie van 2,0 M HCl.

Voorzorgsmaatregelen

Nu kun je dus ook de pH uitrekenen van het zoutzuur in de fles op de foto, maar dan weet je nog niet wat voor veiligheidsmaatregelen er dan nodig zijn. Daarvoor heb je meer informatie nodig. Die informatie kun je vinden in boekjes in het scheikundelokaal of op internet. Als je op internet wilt zoeken, typ dan de naam van de stof in en ?H- en P-zinnen?. H is een afkorting voor hazard en hazard is een Engels woord voor risico. P is een afkorting voor precaution en precaution is een Engels woord voor voorzorgsmaatregelen. Je moet dus zoeken naar P-zinnen die horen bij de stof waar je mee gaat werken. Als je de pH van het zuur hebt uitgerekend en de voorzorgsmaatregelen hebt opgezocht, weet je hoe je kunt werken met het zuur.

Kijk voor een voorbeeld van H- en P-zinnen eens op wikipedia.