4. pH en pOH berekenen

Samenvatting voor scheikunde - pH en pOH berekenen

Wat is een pH-waarde?

De zuurgraad van een oplossing kunnen we uitdrukken met een cijfer dat doorgaans tussen de 0 en de 14 ligt. Dit noemen we de pH-waarde. Een pH-waarde van 0 is extreem zuur, en een pH-waarde van 14 is extreem basisch. Een neutrale oplossing heeft een pH-waarde van rond de 7. 

Water is bijvoorbeeld neutraal. Citroensap heeft een pH waarde van tussen de 2 en de 3, heel zuur dus, en schoonmaakmiddelen zoals vloeibare zeep voor de vaat kunnen een pH waarde hebben van boven de 10. En, fun fact, Cola heeft een pH-waarde van onder de 3, dat is dus extreem zuur, maar ze gooien er zoveel suiker bij dat je dit waarschijnlijk niet merkt. 

Hoe bereken je de pH-waarde?

We kunnen de pH-waarde berekenen door de -log te nemen van de concentratie van de aanwezige H+jes in een oplossing (-log[H+]). Weet je nog? De deeltjes die zuren afgeven bij een zuur-base reactie. Ze kunnen deze H+jes afgeven aan water om H3O+ te vormen, wat de oplossing zuur maakt. Daarom zie je soms ook dat de -log van de concentratie van H3O+ gebruikt wordt, waarmee we hetzelfde bedoelen; doorgaans gebruiken we gewoon -log[H+]. Hoe hoger de concentratie van H+, hoe lager de pH-waarde. 

Hoe bereken je de pOH-waarde?

Het kan ook zo zijn dat je niet de concentratie van H+ wilt weten, maar de concentratie van OH- ionen. Dit zijn de ionen die worden gevormd doordat een base reageert met water en juist een H+je opneemt. In dat geval willen we de pOH-waarde weten, wat we berekenen door -log[OH-] te nemen. Samen zijn de pH en de pOH altijd 14. Dus, als je één van de twee weet kan je de ander heel makkelijk berekenen door het samen 14 te maken. 

pH en pOH-waarde berekenen: voorbeelden

Stel we hebben een salpeterzuur oplossing van 0,05M. M is de eenheid van molaire concentratie, uitgedrukt in mol per liter. Er is dus 0,05 mol salpeterzuur per liter oplossing aanwezig. We hoeven niet specifiek te weten hoeveel oplossing we hebben, want we weten al wat de concentratie is in mol per liter. Salpeterzuur is een sterk zuur, dus we krijgen de oplosvergelijking: 

Aangezien het een sterk zuur is, zullen alle HNO3 moleculen splitsen in H+ en NO3- ionen. We weten dus ook dat het oplossen van HNO3  zal resulteren in een concentratie H+jes van 0,05 mol per liter, aangezien alle HNO3  een H+je zullen afstaan. Dus [H+] = 0,05 mol/l. Nu we de concentratie H+ weten, kunnen we makkelijk de pH berekenen, dat is namelijk -log[H+]. We krijgen dan -log(0,05), en dat is 1,3. Deze oplossing heeft dus een pH-waarde van 1,3. Een mega zure oplossing. Als we nu de pOH willen weten, dan doen we gewoon 14 - 1,3, wat uitkomt op een pOH waarde van 12,7. 

Voorbeeld 2

Oké, laten we het nu eens andersom doen. Stel we hebben een oplossing met natronloog met een pH-waarde van 12,15, en we willen weten wat de concentratie OH- ionen is. Natronloog is NaOH. We hebben hier te maken met een sterke base. De oplosvergelijking wordt dan: 

We willen de concentratie van de OH- ionen weten, dus we hebben de pOH nodig, terwijl we de pH hebben gekregen. De pOH is dan 14 - pH, dus 14-12,15, en dat is 1,85. We weten dat de pOH = -log[OH-]. Dit kunnen we omschrijven naar [OH-] = 10-1,85 , en als we dit op onze rekenmachine invullen krijgen we 0,014. Er is dus een concentratie van 0,014 mol OH- ionen per liter oplossing.