Basiskennis chemie 5/pH oiv opgeloste zwakke base

Een zwakke base in water

In de vorige paragraaf heb je gezien wat het effect is als een zwak zuur in water wordt opgelost en hoe je de pH van de ontstane oplossing kunt uitrekenen. In deze paragraaf komt het effect van een zwakke base op de pH van een oplossing ter sprake. Als voorbeeld wordt in deze paragraaf ammoniak, $\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3$ gebruikt, maar de manier van denken is op elke zwakke base van toepassing.

Concentraties

Als ammoniak in water wordt opgelost wordt de oplossing basisch. De volgende evenwichtsreactie gaat verlopen (gedeeltelijk, ammoniak is een zwakke base):

$\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_{⟶}{\phantom{A}}^{⟵}\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4{\phantom{A}}^{+}+\mathrm{O}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{-}$

Voor dit evenwicht geldt de volgende K_b:

$\mathrm{K}{\phantom{A}}_b=\frac{[\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4{\phantom{A}}^{+}][\mathrm{O}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{-}]}{[\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3]}$

verg. 1

De reactievergelijking laat zien dat voor elk $\mathrm{O}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{-}$-ion dat ontstaat er ook een ammonium-ion bijkomt. De aantallen hydroxyde- en ammonium-ionen zijn gelijk, en ze zitten ook in hetzelfde volume. Dat wil zeggen dat de concentraties gelijk zijn. Voor de ammonium-concentratie kun je dus ook de hydroxide-ionenconcentratie schrijven:

$\mathrm{K}{\phantom{A}}_z=\frac{[\mathrm{O}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{-}][\mathrm{O}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{-}]}{[\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3]}=\frac{[\mathrm{O}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{-}]{\phantom{A}}^2}{[\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3]}$

verg. 2

Net als boij de zwakke zuren is de vorm waarin de vergelijking nu staat in de praktijk niet echt handig. Meestal weet je de concentratie, en wil je weten welke waarde voor $[\mathrm{O}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{-}]$ daar het gevolg van is. Het isoleren van $[\mathrm{O}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{-}]$ verloopt in twee stappen:

$\mathrm{K}{\phantom{A}}_b\cdot [\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3]=[\mathrm{O}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{-}]{\phantom{A}}^2$

verg. 3

$\sqrt{K_b.[NH3]}=[\mathrm{O}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{-}]$

verg. 4

of in een meer gebruikelijke vorm:

$[\mathrm{O}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{-}]=\sqrt{K_b.[NH3]}$

verg. 5

Je ziet dat de vorm van de vergelijking identiek is aan die voor $[\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}]$ bij een zwak zuur. Het verschil zit in de gebruikte constante: bij het zwakke zuur gebruik je K_z, hier gebruik je K_b en je rekent $[\mathrm{O}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{-}]$ uit in plaats van $[\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}]$.
De voorwaarden die voor het gebruik van de formule voor de zwakke zuren golden, zijn hier ook van kracht: je mag deze formule niet gebruiken als $[\mathrm{O}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{-}]$ groter is dan 5% van $[\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3]$, of meer algemeen:

Vergelijkbaar met $[\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}]$

Sjabloon:Attentie

Regel

Als je $[\mathrm{O}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{-}]$ kunt uitrekenen zijn pOH, pH en $[\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}]$ ook niet moeilijk meer.