Zuren basen en buffers

Wat is zuur? Een granny smith is zuur maar hoe word die zure smaak veroorzaakt? En bestaat er ook zo iets als anti zuur? In dit artikel word uitgelegd wat zuur eigenlijk is en wat basen en buffers zijn.

pH

Om aan te geven hoe zuur iets is word de eenheid pH gebruikt. pH staat voor positive H. De H staat voor waterstofatomen. Als een oplossing een pH van 7 of lager heeft is de oplossing zuur. Bij een pH van boven de 7 is de oplossing basisch.

Hoe word een oplossing zuur?

Een oplossing word zuur door er een zure stof aan toe te voegen. Een zure stof is een molecuul of zout dat waterstofatomen aan de watermoleculen kan afstaan. Wanneer we een zuur zoals zoutzuur oplossen in water krijg je de volgende reactie vergelijking:

H2O + HCl → H3O+ + Cl-

H2O staat voor water en HCl is het zoutzuur. Zoals je ziet bevat het Cl atoom geen waterstof meer en komt die als opgelost ion in de oplossing voor. En het water heeft een waterstofatoom opgenomen en is nu positief geladen.

Zuren kun je in 2 groepen delen. Sterke zuren en zwakke zuren. Bij een sterk zuur staat het zuur al zijn waterstofatomen af. En bij een zwak zuur staat die maar een gedeelte af. Dat komt doordat bij sterke zuren het water harder aan de waterstof trekt dan het sterke zuur. Bij een zwak zuur trekt die juist harder aan de waterstof.

Wat is een base?

Een base is het tegenover gestelde van zuur maar neemt niet perse waterstof op. In een basische oplossing zitten er geen H3O+ in maar OH- ionen. Een oplossing kan basisch worden op 2 manieren:

1. door een base toe te voegen zoals Natriumhydroxide die OH- ionen bij zich draagt.
2. door een base toe te voegen zoals Natriumformiaat die waterstof van het water weg trekt.

In geval van een sterk base gaat het om een stof die OH- ionen toe voegt. Natriumhydroxide heeft als formule NaOH wanneer we dat oplossen krijgen we de volgende reactie vergelijking.

NaOH + H2O → Na+ + H2O + OH-

Zoals je ziet is het wateratoom intact gebleven. Maar wanneer we natriumformiaat toe voegen gebeurt er iets anders. De formule van natriumformiaat is CH3COONa.

CH3COONa + H2O → CH3COOH + OH- + Na+

Zoals je ziet heeft het formiaat zijn natriumion afgestaan en een waterstof atoom van het water gepakt. Het natriumformiaat is nu azijnzuur geworden.

Wat zijn buffers?

Buffers zijn oplossingen die bestaan uit een zwak zuur en de daarvan afgeleide base. Een voorbeeld van een buffer is een oplossing met azijnzuur en natriumformiaat. Zoals je hebt kunnen zien nam de natriumformiaat waterstof op van het water en werd het azijnzuur. Azijnzuur is een zwak zuur omdat die graag zijn waterstof houdt. Wanneer beide stoffen in dezelfde hoeveelheid opgelost zijn ontstaat er een evenwicht. Dat zal worden uit gelegd aan de hand van de volgende vergelijkingen.

CH3COONa + H2O → CH3COOH + OH- + Na+

Het natriumformiaat is een sterke base en staat dus al zijn natriumionen af. Wat dus betekent dat het allemaal azijnzuur is geworden. Azijnzuur echter is weer een zuur. maar geen sterk zuur, en zal dus niet alle waterstof af staan. Laten we in dit voorbeeld zeggen dat azijnzuur in de helft van de gevallen zijn waterstof afstaat.

2 CH3COOH + 2 H2O → CH3COOH + CH3COO- + H2O + H3O+

Als we dan zuur bij gaan druppelen zal dat eerst worden geneutraliseerd door de CH3COO- moleculen waarbij CH3COOH word gevormd. Op deze manier duurt het een tijdje tot alles is omgezet in azijnzuur en zal het een tijd duren voordat de pH omlaag gaat. Wanneer we echter base bij doen dan zal dat worden geneutraliseerd door het azijnzuur.

CH3COOH + OH- → CH3COO- + H2O

Ook hier duurt het weer even totdat al het zuur weg is. Op deze manier kun je oplossingen verkrijgen waarbij de pH gedurende lange tijd binnen een bepaald pH bereik kan liggen en schommelingen tegen worden gegaan. Iets wat erg handig kan zijn in de chemie.