Introductie
Aquarium
Je gaat vakantiewerk doen in een dierenwinkel. De eigenaar laat je de winkel zien. In de winkel worden ook vissen verkocht. Hij zegt: “Jij zit toch op de havo? Heb jij ook scheikunde in je pakket? Snap jij iets van die \(\small{p}{H}\)? Ik begrijp er eigenlijk niets van. Kun jij me uitleggen wat dat allemaal betekent?”
Aan het eind van deze module moet je de eigenaar uit kunnen leggen waarom de \(\small{p}{H}\) zo belangrijk is, en wat een aquariumhouder kan doen om de pH te controleren en constant te houden.
We gaan in deze module drie contextvragen verkennen.
De contextvragen zijn:
- Wat is \(\small{p}{H}\) en waarom is de \(\small{p}{H}\) belangrijk?
- Hoe kun je de \(\small{p}{H}\) meten?
- Hoe kun je de \(\small{p}{H}\) constant houden?
Wat ga je doen?
Jullie gaan:
- Engage: ter introductie een aflevering van het klokhuis bekijken.
- Explore: verkennen welke begrippen van belang zijn.
- Explain: in de leerstof ‘duiken’ op een manier dat je op weetniveau, op begripsniveau en op toepassingsniveau kunt omgaan met de begrippen zuren en basen, \(\small{p}{H}\) en \(\small{p}{O}{H}\).
- Evaluate: reflecteren op wat je geleerd hebt en hoe je geleerd hebt en in toetssituaties laten zien dat je de stof beheerst.
In de tabel staat hoeveel lessen je hier ongeveer mee bezig bent.
| Activiteit |
|
Max. aantal lessen |
| Engage |
Activiteit 1 |
1 |
| Explore |
Activiteit 2 |
0,5 |
| Explain |
Activiteit 3 |
2 |
| |
Activiteit 4 |
1 |
| |
Activiteit 5 |
1 |
| |
Activiteit 6 |
1,5 |
| |
Activiteit 7 |
0,5 |
| |
Activiteit 8 |
0,5 |
| |
Activiteit 9 |
2 |
| |
Activiteit 10 |
3 |
| |
Activiteit 11 |
1 |
| Elaborate |
Activiteit 12 |
1,5 |
| |
Activiteit 13 |
1,5 |
| Evaluate |
Activiteit 14 |
1 |
| |
Totaal |
18 |
Samenwerken - Deel 1
In deze module verwijzen we naar een tweetal bronnen en daarnaast wordt er gewerkt met een opdrachtenboekje.
Bij het leren is het belangrijk dat je sommige leeractiviteiten alleen doet en andere leeractiviteiten met anderen.
Samenwerken kan tot beter begrijpen leiden, maar is daarnaast soms heel motiverend. Samenwerken kan ‘in je eentje werken’ overigens niet vervangen. Heel vaak is het belangrijk dat je eerst in je eentje iets doet, om te voorkomen dat je vanaf de eerste minuut mee gaat ‘liften’ met anderen, waardoor je niet meer aan zelf denken toekomt.
In de tweede fase van het leerproces ga je dan samenwerken om wat je geleerd hebt te verifiëren en te verrijken. In de derde fase ga je dan weer in je eentje aan de gang. Het geleerde moet immers in jouw hoofd geordend opgeslagen worden. Als dat niet gebeurt, kun je het geleerde niet terugvinden in je hoofd als je het moet gebruiken, bijvoorbeeld in een toets.
Advies: houd je aan de volgorde van leren zoals we je die in deze module aangeven: eerst in je eentje, dan met de groepsgenoten en dan weer alleen.
Veel succes.
Samenwerken - Deel 2
De opdrachten in het duoboekje maak je samen met je buur. Als je experimenten doet, kan het zijn dat je met z’n vieren werkt en niet in duo’s. Op dat moment schrijft ieder duo de opdrachten op die bij het experiment horen in het eigen opdrachtenboekje.
Zorg ervoor dat bij elke activiteit duidelijk één leerling schrijver is. De schrijver kan uiteraard per activiteit wisselen. Hij of zij zorgt ervoor dat antwoorden die samen worden bedacht, terechtkomen in het opdrachtenboekje.
Dit opdrachtenboekje blijft op school en is voor de docent ter inzage. Misschien is het belangrijk dat je bij de voorbereiding voor de toets een kopie maakt van het opdrachtenboekje, zodat beide duopartners er bij de voorbereiding van de toets over kunnen beschikken.
Antwoorden en aantekeningen schrijf je óók op in je eigen schrift, anders is het moeilijk om thuis te studeren of een toets voor te bereiden.
Het opdrachtenboekje lever je aan het eind in bij de docent, die het beoordeelt.
Download hier het duoboekje .
Wat ga je leren?
Deze eisen kun je terugvinden op deze site.
Je gaat leren:
Inhoudelijk
- Subdomein B1: Deeltjesmodellen. Je kunt deeltjesmodellen beschrijven en gebruiken.
- Subdomein C1: Chemische processen. Je kunt chemische reacties en fysische processen beschrijven in termen van vormen en verbreken van (chemische) bindingen.
Vaardigheden
- Subdomein A1: Informatievaardigheden gebruiken. Je kunt doelgericht informatie zoeken, beoordelen, selecteren en verwerken.
- Subdomein A2: Communiceren. Je kunt adequaat schriftelijk, mondeling en digitaal in het publieke domein communiceren over onderwerpen uit het desbetreffende vakgebied.
We formuleren het nu wat concreter, zodat je aan het eind van deze module een handvat hebt om te achterhalen of je alles weet en kunt wat belangrijk is in deze module.
Wat je na afloop moet kunnen:
Namen van de volgende zuren geven als de formule is gegeven en omgekeerd:
- \(\small{H}{C}{l}\); waterstofchloride in oplossing zoutzuur
- \(\small{H}_{{{2}}}{S}{O}_{{{4}}}\) ; zwavelzuur
- \(\small{H}{N}{O}_{{{3}}}\); salpeterzuur
- \(\small{H}_{{{2}}}{O}\) + \(\small{C}{O}_{{{2}}}\) / '\(\small{H}_{{{2}}}{C}{O}_{{{3}}}\)'; koolzuur
- \(\small{H}_{{{3}}}{P}{O}_{{{4}}}\); fosforzuur
- \(\small{C}{H}_{{{3}}}{C}{O}{O}{H}\); ethaanzuur of azijnzuur
Namen van de volgende zuren geven als de formule is gegeven en omgekeerd
- \(\small{N}{H}_{{{3}}}\); ammoniak, niet verwarren met ammonia. Dat is de oplossing van ammoniak.
- \(\small{O}{{H}}^{{-}}\) ; hydroxide ion
- \(\small{C}{{O}_{{{3}}}^{{{2}-}}}\) ; carbonaat ion
- \(\small{O}_{{2}}-\); oxide ion
- \(\small{H}{C}{{O}_{{{3}}}^{{-}}}\); waterstofcarbonaat ion
De volgende begrippen moet je ook kennen:
- Zuur
- base
- acceptor
- donor
- \(\small{p}{H}\)
- zuurgraad
- Indicator
- hydron (\(\small{{H}}^{{+}}\))
|
- hydroxonium-ion(\(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}\))
- hydroxide-ion
- \(\small{p}{O}{H}\)
- polair
- apolair
- dipool
- waterstofbrug
- zuur-base reactie
|
Engage
Activiteit 1 - Opdracht 1
Opdracht 1: Auto in het zuur - duo's
Bekijk de aflevering van het Klokhuis.
Wat gebeurt er als je een auto in een bak zuur dompelt?
Beantwoord de volgende vragen op een kladblaadje. Doe dat in je eentje. Als je daarmee klaar bent, bespreek je de antwoorden met je buur. Samen kom je tot het beste antwoord. Dat antwoord noteren jullie in je duoboekje.
- Welke zuren worden genoemd?
- Wat is zuur nou precies? Wat wordt daarover gezegd?
- Wat is het verschil tussen een zwak zuur en een sterk zuur?
- Wat is het nadeel van ijzer?
- Hoe kun je ijzer beschermen?
- Hoe kun je ijzer ontroesten?
- Welke basen worden genoemd?
- Wat is het sterkste zuur?
- In het filmpje worden verschillende materialen in zoutzuur gedompeld. Wat is er met die materialen gebeurd?
Activiteit 1 - Opdracht 2
Opdracht 2: Samenvatting zuren - duo's
Schrijf nu samen op een kladpapier een samenvatting van het Klokhuisfilmpje van maximaal 100 woorden.
Als je het samen eens bent over de samenvatting, neem je het over in het kader van jullie duoboekje.
Geef in je samenvatting ook aandacht aan de antwoorden op de vragen bij
opdracht 1.
Explore
Activiteit 2
01 - individueel
Lees Bron 1: Het houden van vissen en maak een lijst van de chemische begrippen die je tegenkomt. Zet achter elk begrip wat het betekent. Als je het begrip niet kent, zet je er een vraagteken achter. In de evaluatiefase gaan we kijken of alle begrippen duidelijk zijn.
02 - individueel
Niet alle vissen voelen zich als een vis in het water bij dezelfde \(\small{p}{H}\)-waarde. Anders gezegd: vissen hebben een verschillende pH-waarde nodig om in te kunnen leven.
De oefening in de popup is een sleepvraag, om een goed antwoord te kunnen geven op deze vraag moet je op internet gaan zoeken naar het antwoord.
Welke
\(\small{p}{H}\)-waarde hoort bij welke vis? Sleep de waarden bij de juiste de vis.
Goed zo!
Je hebt alle vragen beantwoord. Je kunt je
antwoorden bekijken door terug te gaan naar
de vragen.
Opdracht 3: Als een vis in het (goeie) water - duo's
Vissen voelen zich het prettigst bij een bepaalde \(\small{p}{H}\)-waarde. Die verschilt per vissoort zoals je bij "02 - individueel" hebt kunnen zien. Bedenk eerst zelf kenmerken van vissen die verklaren/bepalen of de vis behoefte heeft aan een lage/hoge \(\small{p}{H}\)-waarde. Tip: schrijf wat je in je eentje bedenkt op met een paar steekwoorden.
Bespreek hierna met je buurman/-vrouw je bevindingen en schrijf vier kenmerken op in jullie duoboekje. Bij deze opdracht mag je op ieder moment internet gebruiken.
Explain
Activiteit 3
In bron 1 heb je gelezen dat de \(\small{p}{H}\) een belangrijk gegeven is voor levende wezens. Leven is alleen mogelijk binnen bepaalde grenzen van de \(\small{p}{H}\).
De \(\small{p}{H}\) is een van de begrippen die je beslist hebt opgeschreven.
\(\small{p}{H}\) is een grootheid, die uitgedrukt wordt in een getal. \(\small{p}{H}\) heeft geen eenheid. Het getal loopt van -1 tot 15. Bij een \(\small{p}{H}\) < 7 spreken we van een zure oplossing, bij een \(\small{p}{H}\)=7 van een neutrale en bij een \(\small{p}{H}\) > 7 van een basische oplossing. De \(\small{p}{H}\) geeft dus aan hoe zuur of basisch iets is.
Er zijn stoffen die verkleuren als de \(\small{p}{H}\) verandert. Daar kun je gebruik van maken om van een stof met een onbekende \(\small{p}{H}\) te meten wat de \(\small{p}{H}\) ongeveer is. Dit ga je in het volgende experiment zelf doen.
Activiteit 3 - Opdracht 4
Het sap van een rode kool verkleurt als het met bepaalde stoffen in aanraking komt. De kleur die het sap krijgt, is afhankelijk van de zuurgraad, de \(\small{p}{H}\) van de stof.
Door te kijken welke kleur het sap krijgt bij stoffen met een bekende \(\small{p}{H}\), kun je een kleurenschaal maken. Met deze kleurenschaal kun je vervolgens een grove meting maken van de \(\small{p}{H}\) van een stof met een onbekende zuurgraad.
Opdracht 4: pH-meter maken - duo's
In dit experiment gaan jullie een pH-kleurenschaal maken voor het sap van rode kool. Als je namelijk de juiste kleurenschaal hebt, kan je de pH van andere stoffen (met een onbekende pH) bepalen.
Je maakt hierbij gebruik van een pH-meter. Dit is een strookje met kleurtjes erop. Zodra je deze in een vloeistof hangt en er weer uithaalt, kun je de kleuren vergelijken met de kleurenschaal op het doosje. Zo weet je welke pH een vloeistof heeft en kan je het kleurenverschil van het sap van rode kool koppelen aan een pH-waarde.
Maak een pH-kleurenschaal voor het sap van rode kool, gebruik hierbij een paar van de stoffen bij ‘Benodigdheden’. De andere stoffen ga je namelijk aan de hand van de gemaakte kleurenschaal testen op de pH.
Stel met je buurman/-vrouw een werkwijze op. Als dit goedgekeurd is, kun je starten met het experiment en je resultaten noteren.
Benodigdheden
| - pH-meter |
- Scheutje 7-up |
| - Water |
- Druppels schoonmaakazijn |
| - Wasmiddel |
- Druppels ammonia |
| - Snufje zout |
- Zonnebloemolie |
| - Schepje suiker |
- Schijfje citroen |
| - Schepje soda |
- Reageerbuisjes in een rekje |
Schrijf de werkwijze en voer het experiment uit. Maak een overzichtelijke en handige tabel voor jullie pH-kleurenschaal van het sap van rode kool.
Nu vul je de onderstaande tabel in door stoffen (met (nu nog) onbekende pH's) te onderzoeken.
| Stof getest |
Kleur sap |
\(\small{p}{H}\) |
| |
|
|
| |
|
|
| |
|
|
Deze opdracht maak je in jullie duoboekje. Je kan het practicum hier nogmaals downloaden.
Activiteit 3 - Afsluiting opdracht 4
In het experiment heb je gezien dat de kleur van rode koolsap afhankelijk is van de \(\small{p}{H}\). Ook heb je ervaren dat je hier handig gebruik van kunt maken om de \(\small{p}{H}\) van een onbekende stof te bepalen. Er zijn veel van dit soort stoffen. We noemen deze stoffen indicatoren. In tabel 52 van het BINAS staan er een aantal vermeld, samen met de kleuren die ze hebben en met het \(\small{p}{H}\)-traject waarin ze van kleur veranderen.
In tabel 52 staat ook een universeelindicator. Dit is een slim gekozen mengsel van indicatoren, waardoor je over een wat groter \(\small{p}{H}\)-gebied de \(\small{p}{H}\) kunnen meten.
In het volgende experiment gebruik je de universeelindicator om de \(\small{p}{H}\) te meten van een aantal oplossingen.
Activiteit 3 - Opdracht 5
Opdracht 5: Universeel indicator - duo's
In dit practicum ga je de nauwkeurigheid van een universeel indicatorpapier meten. Dit doe je door oplossingen met verschillende pH’s steeds met een universeel indicatorpapiertje te meten en met een (digitale) pH-meter.
In de tabel hieronder staan de oplossingen die jullie gaan onderzoeken. Bedenk zelf een aantal soorten fruit die je ook gaat testen.
Maak vervolgens de tabel af door aan te geven of een oplossing zuur, basisch of neutraal is.
Voorspel ook de kleur van de oplossing indien de indicator thymolblauw wordt toegevoegd.
| Oplossing |
pH universeelind. |
pH-meter |
Zuur/basisch/ neutraal |
Thymolblauw |
| Citroensap |
|
|
|
|
| Soda |
|
|
|
|
| Keukenzout |
|
|
|
|
| Demi water |
|
|
|
|
| Groene zeep |
|
|
|
|
| Alcohol |
|
|
|
|
| Ammonia |
|
|
|
|
| Azijn |
|
|
|
|
| Zoutzuur |
|
|
|
|
| Natronloog |
|
|
|
|
| ... |
|
|
|
|
| ... |
|
|
|
|
| ... |
|
|
|
|
Deze opdracht maak je in jullie duoboekje. Je kan het practicum hier nogmaals downloaden.
Activiteit 3 - Samenvatting pH
Samenvatting \(\small{p}{H}\)
De \(\small{p}{H}\) is een grootheid, die je kan meten met een \(\small{p}{H}\)-meter en met indicatoren.
- Een oplossing met een \(\small{p}{H}\) < 7 heet een zure oplossing.
- Een oplossing met een \(\small{p}{H}\) = 7 heet neutraal.
- Een oplossing met een \(\small{p}{H}\) > 7 heet basisch.
- De \(\small{p}{H}\) kan waarden tussen 1 en 15 hebben.
Activiteit 4
In het vorige experiment heb je de \(\small{p}{H}\) van verschillende stoffen gemeten. Sommige zijn zuur, andere basisch. Je gaat nu meer leren over zuren.
Fruit smaakt zuur. Wetenschappers hebben uitgezocht welke stoffen deze zure smaak veroorzaken. Deze stoffen worden zuren genoemd. De namen van de zuren zijn vaak afgeleid van het fruit waar ze in voorkomen: citroenzuur, appelzuur en pyrodruivezuur zijn daar voorbeelden van.
Je hebt echter ook azijnzuur, mierezuur, melkzuur, boterzuur et cetera.
03 - individueel
Kijk of je kunt ontdekken wat verantwoordelijk is voor de zure eigenschappen.
In het BINAS Tabel 66A en op internet kun je de structuurformule van deze stoffen vinden.
04 - individueel
Sleep de naam bij de juiste stoffen. Maak hierbij gebruik van de structuurformules in BINAS Tabel 66A en de structuurformules die je bij '03 - individueel' hebt opgezocht.
Sleep de naam bij de juiste structuurformule.
Goed zo!
Je hebt alle vragen beantwoord. Je kunt je
antwoorden bekijken door terug te gaan naar
de vragen.
Welke gemeenschappelijke factor hebben deze structuren?
Activiteit 4 - Demonstratieproef
Je hebt ontdekt dat de \(\small{C}{O}{O}{H}\)-groep in elke stof voorkomt die zure eigenschappen heeft. Deze groep lijkt dus verantwoordelijk te zijn voor de zure eigenschappen.
Hoe zorgt deze groep voor de zure eigenschappen?
In de volgende demonstratieproef ga je daar waardevolle informatie over krijgen. Hierin komen een aantal aspecten naar voren die van belang zijn om deze vraag beter te kunnen beantwoorden. Deze demonstratieproef voert je docent klasikaal uit.
Demonstratieproef:
Azijn
- We doen een lakmoespapiertje in ijsazijn (zuiver azijnzuur). Lakmoes is een indicator die in zuur milieu rood kleurt en in basisch milieu blauw.
- We voegen een paar druppels ijsazijn aan water toe en doen een druppel van de oplossing op een lakmoespapiertje.
Citroenzuur
- We nemen citroenzuur als vaste stof en meten de \(\small{p}{H}\) met een lakmoespapiertje.
- We lossen een spatelpuntje citroenzuur op en meten de \(\small{p}{H}\).
Geleiding
We bekijken nu of de zuivere stoffen en de oplossingen stroom geleiden.
Magnesium
We voegen een metaal, bijvoorbeeld magnesium, toe aan een zure oplossing.
Activiteit 4 - Samenvatting eigenschappen
Samenvatting eigenschappen
Uit de demonstratieproeven komt naar voren dat zuren stoffen, als je ze in water oplost:
- lakmoes rood kleuren (\(\small{p}{H}\) < 7)
- stroom geleiden
- zuur smaken
- door toevoeging van een metaal, waterstof doen ontstaan
Activiteit 5
Je hebt gezien dat de \(\small{C}{O}{O}{H}\)-groep in elk zuur voorkomt. Ook heb je ervaren dat zuren in oplossing, stroom geleiden. In de module ‘wat hebben planten nodig?’ heb je stoffen in drie categorieën ingedeeld. De categorie zouten bestond uit stoffen die in oplossing, stroom geleiden. Dit kwam door de reizigers, de ionen.
Ook heb je gezien, dat waterstof een rol speelt bij de reactie.
Als je dit niet meer precies weet of niet meer zonder aantekeningen aan je buur kunt vertellen/uitleggen, kijk dan even terug in de betreffende module.
Een zuur reageert met water en er ontstaat een stof, die de zure eigenschappen veroorzaakt. Hieronder staat een schematische weergave van wat er gebeurt. De \(\small{R}\) in het voorbeeld staat voor restgroep.
De \(\small{C}{O}{O}{H}\) groep staat een \(\small{{H}}^{{+}}\) deeltje af aan water. (Merk op: de lading voor de pijl is gelijk aan de lading na de pijl!)
Voor ethaanzuur (azijnzuur) ziet dat er als volgt uit:
De \(\small{{H}}^{{+}}\)/\(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}\) ionen zorgen voor de zure eigenschappen.
Beide manieren van opschrijven, met en zonder water als reactant, worden naast elkaar gebruikt.
Activiteit 5 - Opdracht 6
Opdracht 6: Theorie achter indicatoren - duo's
Bij deze opdracht is het van belang dat je eerst zelf probeert een antwoord te vinden. Hierna vergelijk je het met je buurman/-vrouw en samen overleg je om tot de beste oplossing te komen, deze schrijf je op in het duoboekje. Als je er samen niet uitkomt, zijn er altijd nog medeleerlingen, is er een docent of het internet.
Jullie gaan in deze opdracht oefenen met de theorie achter indicatoren.
In tabel 52A van BINAS staan omslagtrajecten van verschillende indicatoren.
- Leg uit wat je van de pH van een oplossing waaraan broomkresolgroen is toegevoegd kunt zeggen als:
- Deze geel kleurt.
- Deze blauw kleurt.
- Deze groen kleurt.
- Aan een oplossing met pH = 4,5 worden verschillende indicatoren toegevoegd. Vul in de onderstaande tabel in hoe de kleur verandert.
| Oplossing |
Kleur |
| Dimethylgeel |
|
| Fenolrood |
|
| Thymolblauw |
|
| Broomkresolgroen |
|
- Een oplossing met onbekende pH kleurt met broomkresolgroen blauw en broomthymolblauw geel. Wat kun je zeggen over de pH van deze oplossing?
- Een oplossing kleurt met zowel methylrood als broomfenolrood oranje. Wat kun je zeggen over de pH van deze oplossing?
Activiteit 5 - Zuursterkte
Zuursterkte
In tabel 49 van BINAS is een groot aantal zuren gerangschikt op zuursterkte. Links boven staat het sterkste zuur, links onder het zwakste. De zuursterkte wordt bepaald door het percentage van het zuur dat werkelijk is gesplitst in ionen. Een sterk zuur staat makkelijk \(\small{{H}}^{+}\) ionen af en is voor een groot deel gesplitst in ionen. Een zwak zuur staat maar een klein deel van de \(\small{{H}}^{{+}}\) ionen af. Hoe meer \(\small{{H}}^{{+}}\) / \(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{+}\) in de oplossing, des te meer je merkt van de zure eigenschappen. Het ioniseren van een zuur is een evenwichtsreactie. Hoe sterker het zuur, des te meer ligt het evenwicht naar rechts, de kant van de ionen, ligt.
Voor een sterk zuur, Binas tabel 49 \(\small{K}{z}\) > 1, nemen we aan dat het volledig in ionen splitst: \(\small{H}{Z}{\left({a}{q}\right)}→{{H}}^{{+}}{\left({a}{q}\right)}\) + \(\small{{Z}}^{{-}}{\left({a}{q}\right)}\).
Voor een zwak zuur , Binas tabel 49 \(\small{K}_{{{z}}}\) < 1, dat het slechts gedeeltelijk in ionen splitst. Dat kan omdat het een omkeerbare reactie is.
De bij evenwicht aanwezige [\(\small{{H}}^{{+}}\)] bepaalt de zuurgraad:
\(\small{H}{Z}{\left({a}{q}\right)}⇄{{H}}^{{+}}{\left({a}{q}\right)}\) + \(\small{{Z}}^{{-}}{\left({a}{q}\right)}\) In de rechter tabel (BINAS tabel 49) staan de deeltjes die over blijven na het afsplitsen van \(\small{{H}}^{{+}}\). We noemen dit de zuurrest-ionen of de geconjugeerde base.
Activiteit 5 - Opdracht 7
Opdracht 7: Zuren in reactie vergelijkingen - duo's
Nu je iets meer weet van zuren en tabel 49 kan je de volgende vragen beantwoorden. Denk er hier weer aan dat jullie eerst zelf het antwoord proberen te bedenken en het vervolgens pas in overleg met elkaar op te schrijven in jullie duoboekje.
- Vul de ionisatievergelijking voor de oplossingen in:
| Oplossingen |
Ionisatievergelijking |
| Trichloorazijn \(\small{C}{l}_{{{3}}}{C}_{{{2}}}{O}{O}{H}\) |
|
| Methaanzuur \(\small{H}{C}{O}{O}{H}\) |
|
| Propaanzuur \(\small{C}{H}_{{{3}}}{C}{H}_{{{2}}}{C}{O}{O}{H}\) |
|
- Wat is de geconjugeerde base van het waterstofsulfaat-ion \(\small{H}{S}{O}{{4}}^{{-}}\)?
- Je hebt oplossingen van ethaanzuur (oftewel azijnzuur), \(\small{C}{H}_{{{3}}}{C}{O}{O}{H}\), en methaanzuur (oftewel mierezuur), \(\small{H}{C}{O}{O}{H}\), beide met een concentratie van 1,0 mol/L. Leg uit welke van de twee de laagste pH heeft.
- Leg aan de hand van een reactievergelijking uit dat een oplossing van ammoniumchloride zuur is.
Activiteit 6 - Opdracht 8
Opdracht 8: [\(\small{{H}}^{{+}}\)] en hun pH - duo's
Je weet dat de zure eigenschappen van een stof worden veroorzaakt doordat de COOH-groep een H+ ion afstaat. Je gaat nu kijken naar de relatie tussen de pH en de concentratie van de \(\small{{H}}^{+}\)/\(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{+}\) ionen.
Benodigdheden
Oplossingen [\(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}\)] van 1,0; 0,10; 0,010 en 0,0010 mol/L, reageerbuisjes in een rekje, pipet, maatkolf, pH-meter
Werkwijze
- Meet van elk van deze oplossingen de \(\small{p}{H}\).
- Verdun de oplossing van 1,0 mol/L 10x door gebruik te maken van een pipet en een maatkolf.
- Meet de \(\small{p}{H}\) van je verdunde oplossing.
- Verdun je zelf gemaakte oplossing nog eens 10x.
- Meet de \(\small{p}{H}\) van de in twee stappen 100x verdunde oplossing.
Resultaten
Vul in de tabel in jullie duoboekje de meetwaarden in.
Tabel:
| [\(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}\)] |
1,0 |
0,10 |
0,010 |
verdun. 1 |
verdun. 2 |
| pH |
|
|
|
|
|
| -log[\(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}\)] |
|
|
|
|
|
Activiteit 6 - Afsluiting experiment
In het experiment heb je ontdekt dat er een directe relatie is tussen de [\(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}\)] en \(\small{p}{H}\). Hoe groter de [\(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}\)], hoe kleiner de \(\small{p}{H}\). De \(\small{p}{H}\) is net zo’n schaal als de decibel. Als de \(\small{p}{H}\) 1 kleiner wordt, dan is de [\(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}\)] 10 keer zo groot.
De relatie tussen zuurgraad en \(\small{p}{H}\) kan als volgt worden weergegeven:
\(\small{p}{H}\) = -log [\(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}\)] of \(\small{p}{H}\)=-log[\(\small{{H}}^{{+}}\)]
Omgekeerd, als je de \(\small{p}{H}\) weet, kun je op de volgende manier de concentratie van ionen berekenen:
[\(\small{{H}}^{{+}}\)]=10-\(\small{p}{H}\) of [\(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}\)]=10-\(\small{p}{H}\)
Activiteit 6 - Opdracht 05
05 - individueel
Maak de volgende vragen. Als je er niet uitkomt, vraag dan eerst hulp aan je buurman/-vrouw. Noteer de antwoorden in je (digitale) schrift mét de berekening erbij.
- Bereken de pH van een oplossing met [\(\small{{H}}^{+}\)] = 0,025 mol/L
- Bereken de pH van een oplossing met [\(\small{{H}}^{+}\)]= 1,5•10-5 mol/
- Wat is de [\(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{+}\)] in een oplossing met pH=3,7?
- Wat wordt de pH van een oplossing met pH = 4,0 als deze 10x wordt verdund?
- Wat wordt de pH van een verdunde oplossing, ontstaan door 25,0 mL van een oplossing met pH = 2,0 te verdunnen met 75,0 mL water?
Activiteit 6 - Opdracht 06
06 - individueel
Maak de volgende vragen. Als je er niet uitkomt, vraag dan eerst hulp aan je buurman/-vrouw. Noteer de antwoorden in je (digitale) schrift.
- Leg uit wat moet worden verstaan onder het omslagtraject van een indicator.
- In de demonstratieproef is lakmoespapier gebruikt. Welke kleur zal lakmoes hebben in een neutrale oplossing?
- In welke richting verandert de pH als een zure oplossing verdund wordt?
- Als je een oplossing met een pH=1,3 100 keer verdunt, wat wordt dan de pH?
- Iemand wil met zo min mogelijk indicatoren een universeelindicatoroplossing maken met welke je kan meten dat de pH-waarde van een oplossing tussen 4 en 12 ligt. Leg uit met behulp van welke indicatoren je dat kan doen.
- Een oplossing van \(\small{H}{C}{l}\) in water heeft een lage pH. Welk deeltje is in ieder geval aanwezig in een oplossing van \(\small{H}{C}{l}\)?
- De pH van een oplossing kan bepaald worden met behulp van twee zuur-base indicatoren: broomthymolblauw en congorood. Het broomthymolblauw wordt geel en het congorood oranjerood. Leg uit tussen welke grenzen de pH ligt.
- Welk van de 10 oplossingen in het experiment van " Opdracht 4: pH-meter maken" (Activiteit 3) dat je hebt uitgevoerd geleiden de stroom, denk je?
- Kun je zeggen dat een zure of basische oplossing altijd de stroom geleidt?
- Kun je zeggen dat een oplossing die de stroom geleidt altijd zuur of basisch is?
Activiteit 7
We hebben gezien dat de carboxylgroep \(\small{C}{O}{O}{H}\) bepalend is voor de zure eigenschappen. Het is de combinatie van =\(\small{O}\) en \(\small–{O}{H}\) die bepalend is voor de zure eigenschappen.
07 - individueel
Ook de hieronderstaande verbindingen zijn zuur. Maak de 'sleepvraag'.
Goed zo!
Je hebt alle vragen beantwoord. Je kunt je
antwoorden bekijken door terug te gaan naar
de vragen.
Er zijn veel meer van dit soort zuren, die allemaal de =\(\small{O}\) en –\(\small{O}{H}\) gebonden aan één atoom gemeen hebben. Al die zuren reageren in water op dezelfde manier:
Er is één soort zuur dat hier los van staat en dat is \(\small{H}{C}{l}\).
De oplossing van deze stof heet zoutzuur en is ook zuur.
\(\small{H}{C}{l}+{H}_{{{2}}}{O}\) → \(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}\) + \(\small{C}{{l}}^{{-}}\) of \(\small{H}{C}{l}→{{H}}^{{+}}\) + \(\small{C}{{l}}^{{-}}\)
Activiteit 7 - Samenvatting zuren
Samenvatting zuren
- Zure eigenschappen worden veroorzaakt door zuren.
- Zuren zijn meestal stoffen waarbij aan één atoom een \(\small={O}\) en een \(\small-{O}{H}\) groep gebonden zijn. Een uitzondering is een verbinding zoals \(\small{H}{C}{l}\).
- Bij het oplossen in water wordt de binding tussen \(\small{O}\) en \(\small{H}\) verbroken en ontstaat in de oplossing \(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}\)/\(\small{{H}}^{{+}}\).
- In het algemeen kun je schrijven: \(\small{H}{Z}\) + \(\small{H}_{{{2}}}{O}\) → \(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}\) + \(\small{{Z}}^{{-}}\) of \(\small{H}{Z}\) → \(\small{{H}}^{{+}}\) + \(\small{{Z}}^{{-}}\)
- De \(\small{p}{H}\) is afhankelijk van de [\(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}\)]/[\(\small{{H}}^{{+}}\)]
- De relatie tussen zuurgraad en concentratie \(\small{{H}}^{{+}}\)/\(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}\) wordt gegeven door de formule \(\small{p}{H}\)= -log[\(\small{{H}}^{{+}}\)] en [\(\small{{H}}^{{+}}\)]=10-\(\small{p}{H}\)
- Overal waar \(\small{{H}}^{{+}}\) staat mag je ook \(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}\) gebruiken.
Activiteit 8
Je hebt uitgebreid gekeken naar zuren.
Zoals je weet zijn dit stoffen met een lage \(\small{p}{H}\).
Je weet dat er ook stoffen zijn die een hoge \(\small{p}{H}\) veroorzaken.
Deze worden basen genoemd.
Opdracht 9: Overeenkomsten en verschillen - duo's
Lees eerst bron 2 over basen.
Noem een aantal overeenkomsten tussen zuren en basen. Noem ook verschillen. Doe dit met zijn tweeën. En denk erom dat je niet vanaf het begin met z’n tweeën de antwoorden bedenkt. Hanteer de anti-meeliftwerkwijze: eerst in je eentje opschrijven, dan met z’n tweeën tot de juiste oplossing komen. Misschien moet je nog even samen zoeken op internet, een andere leerling te hulp roepen of de docent om assistentie vragen. Tot slot vul je de tabel in jullie duoboekje in.
Bron 2: Basen
| Overeenkomsten tussen zuren en basen |
Verschillen tussen zuren en basen |
| |
|
| |
|
| |
|
| |
|
| |
|
Activiteit 9 - Opdracht 10
Kenmerkend voor basische oplossingen is de aanwezigheid van het \(\small{O}{{H}}^{{-}}\) ion. Hoe hoger de concentratie hydroxide-ionen, hoe basischer de oplossing en hoe hoger de \(\small{p}{H}\). Hoe zit dat nu, \(\small{p}{H}\) heeft toch te maken met de aanwezigheid van \(\small{{H}}^{{+}}\)ionen? Je gaat zien dat er een relatie is tussen de concentratie \(\small{{H}}^{{-}}\)-ionen en \(\small{{H}}^{{+}}\)-ionen.
Opdracht 10: \(\small{{H}}^{{-}}\) en \(\small{{H}}^{+}\) - duo's
Plan zelf hoe je kunt werken volgens de ‘anti-meeliftmethode’. Dit geldt voor alle opdrachten in activiteit 9.
In dit proefje ga je zien wat de relatie is tussen de concentratie \(\small{{H}}^{{-}}\)-ionen en \(\small{{H}}^{+}\)-ionen. Dit proefje staat in jullie duoboekje en vullen jullie in het duoboekje in. Hier kan je het proefje nogmaals downloaden.
Activiteit 9 - Water
Water speelt een hoofdrol. De reacties waarbij water als donor en acceptor kan optreden, kun je als volgt weergeven:
\(\small{H}_{{{2}}}{O}\) + \(\small{H}_{{{2}}}{O}\) → \(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}\) + \(\small{O}{{H}}^{{-}}\)
Omgekeerd kan het \(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}\) op zijn beurt als donor optreden en het \(\small{O}{{H}}^{{-}}\) als acceptor in een zuur-base reactie.
\(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}\) + \(\small{O}{{H}}^{{-}}\) → \(\small{2}{H}_{{{2}}}{O}\)
Wanneer we deze twee vergelijkingen samenvoegen, krijg je de volgende vergelijking:
\(\small{2}{H}_{{{2}}}{O}\) → \(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}\) + \(\small{O}{{H}}^{{-}}\)
of als je in plaats van \(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}\) het \(\small{{H}}^{+}\)-ion gebruikt
\(\small{H}_{{{2}}}{O}\) → \(\small{{H}}^{{+}}\) + \(\small{O}{{H}}^{{-}}\)
Uit deze vergelijkingen kun je opmaken dat als de [\(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}\)] groter wordt, de [\(\small{O}{{H}}^{{-}}\)] kleiner zal worden. Oftewel \(\small{p}{H}\) kleiner → \(\small{p}{O}{H}\) groter.
Bij standaardomstandigheden geldt de volgende relatie: \(\small{p}{H}\) + \(\small{p}{O}{H}\) = 14,0
Activiteit 9 - Opdracht 08 t/m 010
08 - individueel
Bereken de [\(\small{O}{{H}}^{{-}}\)] in een oplossing met \(\small{p}{H}\)= 11,0
09 - individueel
Bereken de \(\small{p}{H}\) van een oplossing die ontstaat door 12,0 g bariumhydroxide op te lossen tot 1,00L
010 - individueel
Bereken de \(\small{p}{H}\) van een oplossing die ontstaat als je 250 mL van een oplossing met \(\small{p}{H}\) = 12,0 verdunt met 750 mL water.
(Tip: reken eerst de [\(\small{O}{{H}}^{{-}}\)] uit.)
Samenvatting Zuren en basen oplossen
Als een zuur opgelost wordt in water: \(\small{H}{Z}\) + \(\small{H}_{{{2}}}{O}\) → \(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}\) + \(\small{{Z}}^{{-}}\)
Als een base wordt opgelost in water: \(\small{B}\) + \(\small{H}_{{{2}}}{O}\) → \(\small{H}{{B}}^{{+}}\) + \(\small{O}{{H}}^{{-}}\)
Bij een zuur (donor)-base (acceptor) reactie vindt een overdracht plaats van het \(\small{{H}}^{{+}}\)-ion.
Activiteit 9 - Opdracht 011 t/m 013
011 - individueel
In BINAS tabel 49 staan stoffen die als zuur en/of base kunnen optreden. Links boven staat het sterkste zuur (en de zwakste base) en rechtsonderin de sterkste base (en het zwakste zuur). Noteer de antwoorden op de volgende vragen in je (digitale) schrift.
Zoek in BINAS tabel 49 het hydoxide-ion op. Het staat er twee keer in, een keer bij de zuren en een keer bij de basen.
- Is het een sterk zuur?
- Is het een sterke base?
- Zal het hydroxide-ion als zuur of als base optreden?
In tabel 49 kun je ook zien welk deeltje ontstaat nadat het hydroxide-ion als acceptor van het \(\small{H}_{{+}}\) heeft opgetreden. Het nieuwe deeltje is dan een zuur.
- Beantwoord de vragen a t/m d nog een keer maar nu voor het waterstofcarbonaat-ion in Rennies.
- Het fosfaat-ion in het calciumhydroxylapatiet van je tanden kan alleen als acceptor (base) optreden. Leg dit uit.
012 - individueel
Tabel 49 kan je dus helpen bij het opstellen van zuur–base reacties. Je weegt af welke stof de base is (acceptor) en welke het zuur (donor). In tabel 49 kun je al zien welke stoffen na afloop ontstaan.
Men mengt oplossingen van methaanamine \(\small{C}{H}_{{{3}}}{N}{H}_{{{2}}}\) en waterstoffluoride \(\small{H}{F}\).
- Welke stof is het zuur (donor)?
- Welke stof is de base (acceptor)?
- Welke deeltjes heb je na afloop?
- Maak dezelfde vragen maar nu voor oplossingen van natriumcarbonaat en methaanzuur.
013 - individueel
Bij deze opdracht ga je zuren en hun structuurformules bekijken.
- Welke van de deeltjes in de afbeelding hieronder reageren als zuur?
- Geef de structuurformules van de volgende zuren en basen en geef de structuurformules van de stoffen die ontstaan als ze een \(\small{{H}}^{+}\) hebben uitgewisseld:
- Propaandizuur en methaanamine
- Butaanzuur en 2-aminopropaan
- We voegen de volgende oplossingen bij elkaar, treedt er een zuur-base reactie op?
| Oplossing |
Ja/nee |
| Citroensap en keukenzout |
|
| Ammonia en soda |
|
| Natriumhydroxide en citroensap |
|
| Tafelazijn en citroensap |
|
Activiteit 10 - Opdracht 11
Opdracht 11: Eieren poetsen - duo's
Doe dit proefje thuis en schrijf je observaties op. Bespreek je observaties op een moment met je buur en noteer de antwoorden in jullie duoboekje.
Een leuk proefje, dat laat zien hoe een zuur met een base reageert, is het volgende:
- Neem een ei, zet daarop met een viltstift een streep, waardoor het ei ongeveer in tweeën wordt gedeeld.
- ‘Poets’ de helft van het ei met fluoridetandpasta en laat de tandpasta minstens 3 minuten intrekken.
- Leg het ei in een bekerglas met azijn.
- Observeer na 10 minuten en na 24 uur. Schrijf je observaties op in je (digitale) schrift en bespreek ze met je buurman/-vrouw!
Activiteit 10 - Informatie
Een reactie tussen een zuur en een base kun je op een aantal verschillende manieren beschrijven. Er vindt overdracht plaats van een \(\small{{H}}^{{+}}\) deeltje.
Meestal schrijven we dan:
\(\small{H}{Z}\) → \(\small{{H}}^{{+}}\) + \(\small{{Z}}^{{-}}\) de donor
\(\small{B}\) + \(\small{{H}}^{{+}}\) → \(\small{H}{{B}}^{{+}}\) de acceptor
\(\small{H}{Z}+{B}\) → \(\small{H}{{B}}^{{+}}\) + \(\small{{Z}}^{{-}}\) optellen geeft de totale reactie
Als voorbeeld de reactie tussen azijnzuur en natriumcarbonaat:
Activiteit 10 - Opdracht 12
Opdracht 12: Kloppende reacties - duo's
Je maakt een reactievergelijking (zie hieronder) in je eentje en bespreekt hem daarna met je buur. Maak vervolgens de volgende reactievergelijking, bespreekt hem met je buur et cetera. Maak steeds een overzichtelijke stapsgewijze uitwerking. Als je de reactievergelijking met z’n tweeën besproken en verbeterd hebt, schrijf je hem op in jullie duoboekje.
Geef de reactievergelijking van de reactie tussen:
- Zoutzuur en magnesiumwaterstofcarbonaat
- Salpeterzuur en natriumhydroxide
- Methaanzuur en ammonia
- Fosforzuur en natriumfluoride
Activiteit 10 - Opdracht 13
Opdracht 13: Reactie tussen zuur en base - duo's
Je weet inmiddels hoe een zuur reageert met water. Ook weet je hoe een base reageert met water. Reageren een zuur en een base ook met elkaar? Doe het experiment en bedenk welke van de oplossingen basisch zijn en welke zuur.
Benodigdheden
- pH-papier
- 0,1 M oplossingen van zoutzuur, azijnzuur, natronloog en barietwater
- Reageerbuizen in een rekje
- Maatcilinder, bekerglazen
Werkwijze
- Neem 5,0 mL van de zoutzuuroplossing en bepaal de pH.
- Bedenk een methode om hier een neutrale oplossing van te maken. Voer vervolgens je experiment uit.
- Meet na afloop van je experiment de pH. Indien deze tussen 5,5 en 8,5 ligt, mag je het experiment als geslaagd beschouwen.
- Stel vervolgens de vergelijking op van de reactie die is verlopen.
- Voer hetzelfde experiment nog een keer uit, maar dan met 5,0 mL barietwater in plaats van zoutzuuroplossing.
Activiteit 10 - Opdracht 14
Opdracht 14: Reactie vergelijkingen - duo's
Geef voor de onderstaande situaties de donorreactie, acceptorreactie en totaalvergelijking. Maak hierbij eerst de reactie vergelijkingen op een kladblaadje. Als je het antwoord hebt gevonden schrijf je het in jullie duoboekje. Het is handig om dit volgens een blokschema te doen. Deze methode staat in jullie duoboekje.
- Cola kan gebruikt worden om een roest 'op te lossen'/ verwijderen. Cola bevat fosforzuur, roest mag je voorstellen door \(\small{F}{e}_{{{2}}}{O}_{{{3}}}\).
- Een maagtablet, bijvoorbeeld een Rennie, werkt tegen brandend maagzuur. Het maagzuur mag je voorstellen door zoutzuur. De Rennie’s bevatten een mengsel van magnesiumcarbonaat en calciumcarbonaat.
- Salmiak heeft als een van de ingrediënten ammoniumchloride. Dit kan worden gemaakt door waterstofchloridegas en ammoniakgas met elkaar te laten reageren.
- Ammoniak komt vrij als aan een oplossing van ammoniumchloride wordt natronloog toegevoegd.
- Wanneer aan calciumcarbonaat(kalk) azijnzuur wordt toegevoegd begint het te bruisen.
- In cola zit fosforzuur, dit kun je gebruiken om een bout te ontroesten. Roest mag je voorstellen door \(\small{F}{e}_{{{2}}}{O}_{{{3}}}\). Door het gebruiken van een overmaat fosforzuur ontstaat uiteindelijk het waterstoffosfaat-ion.
Activiteit 10 - Opdracht 15 en 16
Maak Opdracht 15: Flauwvallen - duo's en Opdracht 16: Reactie vergelijkingen - duo's in jullie teamboekje. Jullie kunnen de opdrachten hier nogmaals downloaden.
Activiteit 11 - Opdracht 17
De zuurgraad, de \(\small{p}{H}\), is erg belangrijk. Aquariumvissen gaan dood als de pH niet binnen bepaalde grenzen blijft. Ook in cellen, in je bloed en in je speeksel is de \(\small{p}{H}\) erg belangrijk. Als de \(\small{p}{H}\) te laag wordt, raakt bijvoorbeeld je ademhaling van slag.
In bloed, in je speeksel en in de cel zitten mechanismen, die ervoor zorgen dat, als je een beetje zuur of base toevoegt, de \(\small{p}{H}\) niet erg verandert.
Opdracht 17: Buffers - duo's
In bloed, in je speeksel en in de cel zitten mechanismen, die ervoor zorgen dat, als je een beetje zuur of base toevoegt, de \(\small{p}{H}\) niet erg verandert. Hoe dit werkt, ga je onderzoeken in het volgende experiment.
Benodigdheden
- 10 mL water
- 10 mL 10% speekseloplossing
- 10 mL 0,9% \(\small{N}{a}{C}{l}\) (fysiologisch zout)
- 10 ml \(\small{P}{B}{S}\), \(\small{p}{H}\) 7,0
- 0,1 M \(\small{H}{C}{l}\)
- 0,1 M \(\small{N}{a}{O}{H}\)
- 10 reageerbuizen
Werkwijze
- Maak twee series van vier reageerbuizen. In elk van de reageerbuizen zit één van de oplossingen (water, speekseloplossing, \(\small{N}{a}{C}{l}\), PBS). Voeg aan elke reageerbuis een geschikte indicator toe.
- Voeg aan serie 1 telkens 0,1 mL 0,1 M \(\small{H}{C}{l}\) (2 druppels) toe.
- Voeg aan serie 2 telkens 0,1 mL 0,1 M \(\small{N}{a}{O}{H}\) (2 druppels) toe.
- Voeg aan de speekseloplossing en de \(\small{P}{B}{S}\) een beetje kalkwater toe.
Vragen
- Vergelijk de pH verandering. Wat valt je op?
Lees nu eerst de informatie op de volgende pagina.
Activiteit 11 - Informatie
In het vorige experiment zag je dat bij het speeksel en het \(\small{P}{B}{S}\) de \(\small{p}{H}\) ongeveer gelijk bleef.
Een oplossing die kleine veranderingen in hoeveelheid zuur of base kan neutraliseren zodat de \(\small{p}{H}\) gelijk blijft, noem je een buffer. Een buffer is een oplossing van een zwak zuur en zijn geconjugeerde base. De concentraties van zwak zuur en geconjugeerde base moeten hoog zijn. \(\small{P}{B}{S}\) is bijvoorbeeld een buffer van \(\small{H}_{{{2}}}{P}{{O}_{{{4}}}^{{-}}} {\left({a}{q}\right)}\) en \(\small{H}{P}{{O}_{{{4}}}^{{{2}-}}} {\left({a}{q}\right)}\).
In \(\small{P}{B}{S}\) bestaat het volgende evenwicht:
\(\small{H}_{{{2}}}{P}{{O}_{{{4}}}^{{-}}}{\left({a}{q}\right)}⇄{H}{P}{{O}_{{4}}^{{{2}-}}}{\left({a}{q}\right)}\) + \(\small{{H}}^{{+}}{\left({a}{q}\right)}\)
Deze buffer werkt als volgt:
Als er extra zuur wordt toegevoegd, reageert de \(\small{{H}}^{{+}}\) met het aanwezige \(\small{H}{P}{{O}_{{{4}}}^{{{2}-}}}\).
De extra \(\small{{H}}^{{+}}\) verdwijnt grotendeels waardoor de pH nagenoeg gelijk blijft.
Als er extra base wordt toegevoegd, reageert de base met de aanwezige \(\small{{H}}^{{+}}\). Deze \(\small{{H}}^{{+}}\) wordt echter weer aangevuld door de reactie naar rechts van \(\small{H}_{{{2}}}{P}{{O}_{{{4}}}^{{-}}}\).
Ook nu blijft de \(\small{p}{H}\) dus nagenoeg gelijk.
Activiteit 11 - Vragen opdracht 17
Dat de pH van de PBS-oplossing constant blijft ondanks het toevoegen van kleine hoeveelheden zuur of base, wil niets anders zeggen dan dat de \(\small{\left[{H}+\right]}\) gelijk blijft.
- Welke reactie verloopt als je een kleine hoeveelheid base (acceptor) toevoegt?
- Leg uit dat daardoor de pH nagenoeg gelijk blijft.
- Welke reactie verloopt als je een kleine hoeveelheid zuur toevoegt?
Wanneer je te grote hoeveelheden zuur of base toevoegt, blijft de pH niet gelijk.
- Geef een mogelijke verklaring voor het feit dat de pH nu wel zal veranderen.
Elaborate
Activiteit 12 - Opdracht 18
Zoals je al eerder in deze module gelezen hebt, gaan aquariumvissen dood als de \(\small{p}{H}\) niet binnen bepaalde grenzen blijft.
In activiteit 11 heb je de werking van een buffer ervaren.
In een buffer blijft de \(\small{p}{H}\) constant als je er zuur of base aan toevoegt.
We gaan kijken naar hoe dat kan. Hiertoe doen we twee experimenten.
Opdracht 18: Buffers - duo's
We gaan kijken hoe het kan dat bij een buffer de pH vrijwel constant blijft na het toevoegen van een beetje zuur of base oplossing.
Benodigdheden
-
\(\small{H}{C}{l}\),
\(\small{H}_{{{2}}}{S}{O}_{{{4}}}\),
\(\small{H}{N}{O}_{{{3}}}\),
\(\small{N}{a}{O}{H}\) en
\(\small{H}_{{{3}}}{B}{O}_{{{3}}}\) oplossingen
- Vier reageerbuizen in een rekje
- Broomthymolblauw
Werkwijze
- Maak oplossingen van 0,05 M \(\small{H}{C}{l}\), 0,05 M \(\small{H}_{{{2}}}{S}{O}_{{{4}}}\), 0,05 M \(\small{H}{N}{O}_{{{3}}}\) en 0,05 M \(\small{H}_{{{3}}}{B}{O}_{{{3}}}\). Let op: dezelfde concentraties heb je ook nodig voor Opdracht 19 .
- Doe in vier reageerbuizen steeds 5,0 ml van elke oplossing die je hierboven gemaakt hebt. (Dus in elke reageerbuis één van de oplossingen.)
- Voeg aan elke reageerbuis enkele druppels broomthymolblauw toe.
- Voeg druppelsgewijs aan elke reageerbuis 0,05 M \(\small{N}{a}{O}{H}\). Noteer na hoeveel druppels de kleur van de oplossing verandert.
- Verklaar je waarnemingen.
Je zag dat je steeds ongeveer dezelfde hoevelheid natronloog nodig had voor een kleurverandering. Hieruit kun je concluderen dat de hoeveelheid zuur bij elk van de oplossingen (0,05 M \(\small{H}{C}{l}\), 0,05 M \(\small{H}_{{{2}}}{S}{O}_{{{4}}}\))…
Activiteit 12 - Opdracht 19
Opdracht 19: Onderzoek zuren en magnesium - duo's
Gebruik de oplossingen van 0,05 M \(\small{H}{C}{l}\), 0,05 M \(\small{H}_{{{2}}}{S}{O}_{{{4}}}\), 0,05 M \(\small{H}{N}{O}_{{{3}}}\) en 0,05 M \(\small{H}_{{{3}}}{B}{O}_{{{3}}}\) die je bij experiment 1 hebt gemaakt.
Benodigdheden
- Gebruik de oplossingen van 0,05 M \(\small{H}{C}{l}\), 0,05 M \(\small{H}_{{{2}}}{S}{O}_{{{4}}}\), 0,05 M \(\small{H}{N}{O}_{{{3}}}\) en 0,05 M \(\small{H}_{{{3}}}{B}{O}_{{{3}}}\)
- Mg-lint
- pH-meter
Werkwijze
- Doe in vier reageerbuizen steeds 5,0 mL van elke oplossing die je hebt gemaakt, dus in elke reageerbuis één van de oplossingen.
- Meet de pH van elke oplossing.
- Voeg aan elke oplossing 0,5 cm Mg-lint toe.
- Noteer de pH en hoe lang het duurt tot het lint is opgelost. Als het langer duurt dan 5 minuten noteer je “langer dan 5 minuten
Vragen
- Schrijf de reactievergelijking op van de opgetreden reactie
- Wat bepaalt de snelheid van deze reactie?
- Wat weet je van de concentraties van de vier zure oplossingen (zie de conclusie van experiment 1)?
- Valt je iets op aan je waarnemingen? Zo ja, wat?
- Verklaar je waarnemingen.
Tip:
In experiment 1 concludeerde je dat de hoeveelheid zuur in elk van de vier oplossingen dezelfde is. Toch neem je in experiment 2 waar dat de \(\small{p}{H}\), en de snelheid van de reactie van magnesium, verschilt.
Probeer dit te verklaren. Kan het te maken hebben met sterke en zwakke zuren?
Bespreking:
De reactie die optreedt is:
\(\small{M}{g{{\left({s}\right)}}}\) + 2 \(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}{\left({a}{q}\right)}\) ↔ \(\small{M}{{g}}^{{{2}+}}{\left({a}{q}\right)}\) + 2 \(\small{H}_{{{2}}}{O}{\left({l}\right)}\)
De snelheid van deze reactie wordt bepaald door de hoeveelheid beschikbaar \(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}\). Alle concentraties van de zuren zijn gelijk, dus je zou verwachten dat de hoeveelheid \(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}\) overal hetzelfde is. Uit het feit dat de \(\small{p}{H}\) anders is en het feit dat de reactie niet in elke zuur met dezelfde snelheid optreedt, kun je concluderen dat de [\(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}\)] verschilt. In zoutzuur is deze het grootst en bij boorzuur het kleinst.
Je kunt dit als volgt verklaren; kennelijk splitsen boorzuur en azijnzuur niet volledig in \(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}\) en zuurrestion:
\(\small{H}{A}{c}{\left({a}{q}\right)}\) + \(\small{H}_{{{2}}}{O}\) (Gedeeltelijk→) \(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}{\left({a}{q}\right)}\) + \(\small{A}{{c}}^{{-}}{\left({a}{q}\right)}\)
Bij deze reactie is sprake van een evenwicht. Bij een sterk zuur ligt dit evenwicht meer naar rechts dan bij een zwak zuur.
Activiteit 13 - Evenwicht
Lees de theorie en maak de opgaven.
Evenwicht
Als je azijnzuur of een ander zwak zuur oplost in water, vindt zowel de reactie van azijnzuur met water, als de reactie van acetaat met \(\small{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}\) plaats. Zo'n situatie, waarbij beide reacties plaatsvinden, noemen we een evenwicht. Hieronder staat \(\small{H}{A}{c}\) voor een willekeurig zuur.
We duiden een dergelijke situatie aan met een speciaal soort pijl: ⇄
\(\small{H}{A}{c}{\left({a}{q}\right)}\) + \(\small{H}_{{{2}}}{O}\) (\(\small{l}\)) \(\small⇄{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}\) (\(\small{a}{q}\)) + \(\small{A}{{c}}^{{-}}\) (\(\small{a}{q}\))
Een evenwichtsreactie is dus een reactie, die zowel naar links als naar rechts verloopt. Voor vrijwel elke chemische reactie geldt dat de reactie twee kanten op kan verlopen:
A + B → C + D en C + D → A + B.
Bij zuren en basen geldt dat de \(\small{p}{H}\) een gevoelige indicator van zo'n evenwichtssituatie is.
Activiteit 13 - Buffers
Buffers
Een bijzondere situatie krijg je bijvoorbeeld als je in één oplossing zowel azijnzuur als natriumacetaat oplost.
\(\small{C}{H}_{{{3}}}{C}{O}{O}{H}{\left({a}{q}\right)}\) + \(\small{H}_{{{2}}}{O}{\left({l}\right)}⇄{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}\)(\(\small{a}{q}\)) + \(\small{C}{H}_{{{3}}}{C}{O}{{O}}^{{-}}\) (\(\small{a}{q}\))
Als je nu een klein beet \(\small{{H}}^{{+}}\) of \(\small{O}{{H}}^{{-}}\) toevoegt, blijft de \(\small{p}{H}\) ongeveer constant.
\(\small{{H}}^{{+}}\) reageert met het \(\small{C}{H}_{{{3}}}{C}{O}{{O}}^{{-}}\) en \(\small{O}{{H}}^{{-}}\) met \(\small{C}{H}_{{{3}}}{C}{O}{O}{H}\). Immers, de \(\small{p}{H}\) wordt bepaald door de concentratie \(\small{{H}}^{{+}}\).
Dit is een belangrijke eigenschap van een bufferoplossing.
In cellen en in je lichaam spelen twee buffersystemen een belangrijke rol.
|
\(\small{H}_{{{2}}}{C}{O}_{{{3}}}\) (\(\small{a}{q}\)) + \(\small{H}_{{{2}}}{O}\)(\(\small{l}\)) \(\small⇄{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}\)(\(\small{a}{q}\)) + \(\small{H}{C}{{O}_{{{3}}}^{{-}}}\) (\(\small{a}{q}\)) |
| En de belangrijkste: |
|
|
\(\small{H}_{{{2}}}{P}{O}_{{{4}}}\) (\(\small{a}{q}\)) + \(\small{H}_{{{2}}}{O}\)(\(\small{l}\)) \(\small⇄{H}_{{{3}}}{{O}}^{{+}}\)(\(\small{a}{q}\)) + \(\small{H}{P}{{O}_{{{4}}}^{{{2}-}}}\) (\(\small{a}{q}\)) |
Deze systemen zorgen ervoor dat de \(\small{p}{H}\) in je bloed en speeksel rond de 7,2 blijft.
Een bufferoplossing is een oplossing die een zwak zuur en de daarbij behorende base bevat.
Activiteit 13 - Opdrachten
014 - individueel
- Geef de naam van de volgende molecuulformules:
- \(\small{H}_{{{2}}}{C}_{{{2}}}{O}_{{{4}}}\)
- \(\small{{F}}^{{-}}\)
- \(\small{C}{{l}}^{{-}}\)
- \(\small{N}{{H}_{{{4}}}^{{+}}}\)
- \(\small{H}{C}{O}{O}{H}\)
- \(\small{H}_{{{2}}}{S}\)
- Bovenstaande deeltjes worden opgelost in water. Geef de reactievergelijking van de reactie die optreedt als de deeltjes worden opgelost in water.
- Rangschik de oplossingen naar opklimmende pH en verklaar je rangschikking.
015 - individueel
Voor de pH geld: pH = -log[\(\small{{H}}^{{+}}\)]
- Bereken de pH in:
- 0,10 M \(\small{H}{C}{l}\)
- 0,15 M \(\small{H}_{{{2}}}{S}{O}_{{{4}}}\)
- 0,25 M \(\small{H}{N}{O}_{{{3}}}\)
- 0,30 M \(\small{H}{I}\)
- Van bovenstaande oplossingen wordt het volume twee keer zo groot gemaakt met water.
Wat wordt nu de pH van elke oplossing?
- Als je het volume 10 keer zo groot maakt, wat gebeurt er dan met de pH van bovenstaande oplossingen? (niet uitrekenen, maar beredeneren)
- Je hebt een oplossing van 0,10 M azijnzuur (\(\small{C}{H}_{{{3}}}{C}{O}{O}{H}\)). Is de pH van deze oplossing groter dan gelijk aan of kleiner dan 1,00?
- Gegeven is dat 1,3% van het azijnzuur splitst als je een 0,10 M oplossing hebt van azijnzuur in water. Bereken de pH.
Evaluate
Activiteit 14 - Opdracht 20 en 21
Opdracht 20: Samenvatting - duo's
In deze module zijn vier samenvattingen gegeven (Explain, activiteit 3, 4, 7 en 9 pagina 3). Ontwerp aan de hand van die samenvattingen samen met je buur een hoorcollege van 10 minuten over zuren en basen. Maak voor dat hoorcollege buiten de les een PowerPoint of een Prezipresentatie. De docent zal twee duo’s aanwijzen om deze samenvatting te presenteren. Ieder duo verzorgt een hoorcollege van 10 minuten.
Opdracht 21: Quiz - duo's
Bedenk met z’n tweeën 15 quiz-vragen over zuren en basen. Doe dat buiten de les. De docent zal twee duo’s aanwijzen om de quiz met de andere leerlingen van de klas te doen. Dat betekent dat je niet alleen verantwoordelijk bent voor de inrichting van de quiz maar ook voor de vormgeving in de klas. Voor het uitvoeren van de quiz heb je in het totaal 15 minuten.
Voor de liefhebbers:
Activiteit 14 - Opdracht 016
016 - individueel
Een belangrijk moment. Deze module is nu zo goed als afgesloten.
In de inleiding op deze module is geformuleerd wat je moet kennen en kunnen. Het is belangrijk dat jij zelf controleert of je ook echt helemaal klaar bent.
Dat betekent dat je weet wat je moet weten, dat je begrijpt wat je moet begrijpen en dat je de vaardigheidsopdrachten kunt uitvoeren die geformuleerd zijn aan het begin van de module.
Hoe kun je 016 - individueel het beste aanpakken?
Ga uit van de overzichten ‘Wat je na afloop moet kennen’ (a t/m h) en ‘Na afloop moet je het volgende kunnen’ (a t/m n). Je vindt ze onder het kopje ‘Wat ga je leren?’ aan het begin van de module. Probeer thuis (huiswerk) te beschrijven wat je geleerd hebt en of dat overeenkomt met wat je had moeten leren. Doe het niet alleen in je hoofd, maar gebruik pen en papier of de computer. Doe deze opdracht eventueel samen met een andere leerling, dan kun je aan elkaar vertellen, elkaar aanvullen en de leerstof waar nodig nog even bespreken. Beschouw deze afsluitende fase van de module als een heel belangrijk leermoment. Al doende heb je een heleboel geleerd, maar het kan zijn dat je er nog een of meerdere uurtjes voor moet gaan zitten om het geleerde goed en gestructureerd op te slaan in je hoofd.
Examenopgaven
Wil je oefenen met oudere examenvragen?
Log dan in bij ExamenKracht.
