Basiskennis chemie 5/Protolyten

Opgeloste stoffen in water

In Basiskennis chemie 2 is al kort iets gezegd over het oplossen van zouten in water. Watermoleculen hebben, omdat zuurstof harder aan de elektronen trekt dan waterstof, een elektrisch negatieve kant bij het zuurstof-atoom en een positieve kant bij de waterstof-atomen. Bij het oplossen van zouten plakt de negatieve kant van het water-molecuul aan de positieve ionen van het zout en andere watermoleculen plakken met hun positieve kant aan de negatieve ionen van het zout. Het kost uiteraard moeite, energie, om de ionen van het zout van elkaar los te maken (plus en min trekt elkaar immers aan), maar als de aantrekkingskracht tussen de ionen en de juiste kant van een water-molecuul groot genoeg is, gebeurt het wel. De buitenkant van de losse ionen ziet er uit als water, en we zeggen: de ionen zijn in oplossing.

Als de krachten tussen de ionen in het zoutkristal te sterk zijn om te compenseren met de aantrekking door de water-moleculen blijven de ionen in het zout-kristal zitten en gaan niet in oplossing.
We noteren de reactie voor natriumchloride als:

$\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_{(\mathrm{s})}\stackrel{\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}}{\to }\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}^{+}{\phantom{A}}_{(\mathrm{a}\mathrm{q})}+\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}^{-}{\phantom{A}}_{(\mathrm{a}\mathrm{q})}$

De "_(s)" bij natriumchloride geeft aan dat het om de vaste stof gaat. Het subscript "(s)" is een afkorting van het Latijnse "solidus" dat "vast" of "stevig" betekent. Denk aan het Engelse "solid", vaste stof.
De aanduiding "_(aq)" bij de ionen geeft aan dat het om deeltjes in hun watermantel gaat. De aanduiding "(aq)" is een afkorting van het Latijnse "aqua". Denk bijvoorbeeld aan "aquaduct", een viaduct voor water.

Zouten in water

Natrium met zijn watermantel

Protolieten

Voor veel ionen en moleculen is dit de reactie als ze in water oplossen. Dit is niet het geval als het opgeloste deeltje $\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}$ kan opnemen of afstaan. Zo'n deeltje wordt een protoliet genoemd.

Sjabloon:Definitie Voorbeelden van protolieten zijn:

• Waterstofchloride $\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}$, kan $\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}$ afstaan.
• Azijnzuur $\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}$, kan $\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}$ afstaan, en meer algemeen: alle deeltjes die je inmiddels als zuren hebt leren kennen.
• Acetaat, uit natriumacetaat $\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}{\phantom{A}}^{-}$, kan $\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}$ opnemen, en meer algemeen: alle deeltjes die je als negatief ion hebt leren kennen.

Protoliet

Protolieten en pH

Het feit dat protolieten $\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}$ kunnen opnemen of afstaan, betekent dat oplossingen van deze deeltjes effect kunnen hebben op de pH van de oplossing waar ze in voorkomen. In Basiskennis chemie 2 is rond het waterevenwicht al een keer besproken dat een evenwicht in de chemie meestal een dynamisch evenwicht is: Het aantal $\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}$-ionen verandert niet, maar het zijn wel steeds andere $\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}$-ionen.
In de volgende paragrafen zul leren hoe groot het effect is van diverse protolyten op de pH van oplossingen.

pH-effect