De pH en de pOH van een oplossing

De pH en de pOH van een oplossing De pH of zuurtegraad van een oplossing geeft aan hoe zuur of hoe basisch een oplossing is. Vaak wordt een schaal van 1 tot 14 gebruikt. Een oplossing met een pH onder 7 is zuur, een oplossing met een pH van 7 is neutraal en een oplossing met een pH hoger dan 7 is basisch. De pOH, ook de alkaliniteitsgraad genoemd, staat rechtstreeks in verband met de pH. Ook hier kan een schaal van 1 tot 14 worden gebruikt. Een oplossing met een pOH van minder dan 7 is basisch, een oplossing met een pOH van 7 is neutraal en een oplossing met een pOH van meer dan 7 is zuur.

De waterconstante: het ionenproduct van water

Zuiver water is een slechte geleider van elektriciteit. Dit komt omdat zuiver water maar weinig ionen bevat. De weinige ionen die toch aanwezig zijn, ontstaan uit de autoprotolysereactie tussen watermoleculen onderling.

H2O + H2O ↔ H3O+ + OH-

Het ene watermolecule geeft een proton af aan het andere watermolecule ter vorming van een hydroxonium- (H3O+) en een hydroxide-ion (OH-). De autoprotolysereactie is een evenwichtsreactie waarvan het evenwicht sterk naar de watermoleculen ligt, naar links dus.

De evenwichtsconstante van dit evenwicht kan als volgt worden geschreven.

K = (cH3O+ × cOH-) / c2H2O
Met
  • cH3O+= de evenwichtsconcentratie aan hydroxoniumionen
  • cOH-= de evenwichtsconcentratie aan hydroxideionen
  • cH2O= de evenwichtsconcentratie aan watermoleculen

Omdat er bij evenwicht slechts weinig watermoleculen geïoniseerd zijn, is de concentratie aan hydroxonium- en hydroxide-ionen verwaarloosbaar klein ten opzichte van de concentratie aan watermoleculen. De concentratie aan watermoleculen kan dus berekend worden alsof er geen ionen aanwezig zouden zijn.

De dichtheid van zuiver water is 1kg/L en de molaire massa van water is 18g/mol. Met deze kennis kan cH2O worden berekend.
cH2O = (1000g / 18g/mol)/1L = 55.56 mol/L.

Deze waarde wordt verrekend in de evenwichtsconstante leidend tot het ionenproduct van water, de waterconstante (Kw).
Kw = cH3O+ × cOH-

De autoprotolysereactie van water wordt vaak eenvoudiger voorgesteld.
H2O ↔ H+ + OH-

De waterconstante kan dus ook eenvoudiger worden geschreven.
Kw = cH+ × cOH-

Kw heeft bij kamertemperatuur een waarde van 10-14 (mol/L)2. Daar een watermolecule kan opsplitsen in 1 H+ en in 1 OH-, is in zuiver water de concentratie aan H+ dus gelijk aan de concentratie aan OH-. (cH+ = cOH- )
Kw = cH+ × cOH- = cH+2 = cOH-2 = 10-14 (mol/L)2

In zuiver water kan de concentratie aan hydroxonium- en hydroxide-ionen dus berekend worden op basis van Kw.
→ cH+ = √(10-14(mol/L)2) = 10-7mol/L
→ cOH- = √(10-14(mol/L)2) = 10-7mol/L

pH en pOH

pH en pOH zijn verkorte formules. De p wordt algemeen gebruikt om een negatief logaritme aan te geven (-log) en H en OH staan voor de concentraties van respectievelijk H+ en OH-.

De pH staat voor de zuurtegraad daar protonen (H+) een oplossing zuur maken.
pH = -log cH+

Hoe hoger de concentratie aan H+, hoe lager de pH. Een lage pH wijst dus op de aanwezigheid van een zure stof.

De pOH staat voor de alkaliniteit of basisiteit omdat hydroxide-ionen (OH-) een oplossing basisch maken.
pOH = -log cOH-

Hoe hoger de concentratie aan OH-, hoe lager de pOH. Een lage pOH wijst dus op de aanwezigheid van een basische stof.

De pH en de pOH van zuiver water

Omdat in zuiver water de concentratie aan H+ en aan OH- 10-7 mol/L bedraagt, is de pH en de pOH van zuiver water 7.
pH = -log 10-7 = 7

De pH en de pOH van andere stoffen

  • Elke oplossing waarin cH+ en cOH- 10-7 mol/L is, zijn neutrale oplossingen. Zowel de pH als de pOH is voor deze oplossingen 7.
  • Een oplossing waarbij cH+ > cOH- is een zure oplossing. De pH is voor zulke oplossingen kleiner dan 7 en de pOH groter dan 7.
  • Een oplossing waarbij cH+ < cOH- is een basische oplossing. De pH is hier groter dan 7 en de pOH is hier kleiner dan 7.

Het verband tussen de pH en de pOH

Met de waterconstante Kw = cH+ . cOH- = 10-14(mol/L)2 kan volgende berekening worden gedaan.
-log Kw = -log(cH+ . cOH-) = -log10-14

Met log (a×b) = log a + log b:
-log Kw = -log cH+ + -log cOH- = -log10-14

Dit leidt tot volgende formule.
pKw = pH + pOH = 14

Voor elke oplossing, neutraal, zuur of basisch, is de som van de pH en de pOH dus telkens 14.

Rekenvoorbeelden

Rekenvoorbeeld 1: Op basis van de cH+, de cOH-, de pH en de pOH berekenen.

Stel cH+ = 10-2 mol/L
→ pH= -log cH+ = -log10-2 = 2

Met cH+ . cOH- = 10-14(mol/L)2:
→ cOH- = 10-14(mol/L)2/10-2mol/L = 10-12mol/L

Met pH + pOH = 14
→ pOH = 14-2= 12

Rekenvoorbeeld 2: Op basisch van de pH, de cH+, de cOH- en de pOH berekenen.

Stel pH = 12
Met pH + pOH = 14
→ pOH = 14-12= 2

Met pH= -log cH+ en pOH = -log cOH-
en met log a = x ↔ a = 10x
→ cH+ = 10-pH en cOH- = 10-pOH
  • cH+ = 10-12mol/L
  • cOH- = 10-2 mol/L

Een pH onder de 0 of boven de 14

Voor producten uit het dagelijks leven volstaat de schaal van 1 tot 14. In laboratoria worden echter ook oplossingen gebruikt met een pH buiten deze schaal.

Voorbeeld van een pH onder 0
Zoutzuur(HCl) is een sterk zuur en in oplossing geeft dus elk HCl-molecule een proton af. Een HCl-oplossing met een concentratie van 3 mol/L heeft dus ook dezelfde concentratie aan protonen.
→ pH = -log 3 = -0.48

Voorbeeld van een pH boven 14
Natriumhydroxide (NaOH) is een sterke base en in oplossing zal dus elk NaOH-molecule een proton opnemen. Een NaOH-oplossing met een concentratie van 3 mol/L heeft dus ook dezelfde concentratie aan hydroxide-ionen.

De protonenconcentratie is dus 10-14(mol/L)2/3 mol/L = 3.33×10-15 mol/L.
→ pH = -log 3.33×10-15 = 14.48

Omzettingstabel en voorbeelden uit het dagelijks leven

pHcH+(mol/L)pOHcOH-(mol/L)Voorbeeld
011410-14 HCl (zoutzuur, 1 mol/L)
110-1 1310-13 maagzuur, accuzuur
210-2 1210-12 limoen, citroen, cola, keukenazijn
310-3 1110-11 augurken, rabarber, aardbeien, pompelmoes, sinaasappel, bruiswater
410-4 1010-10 tomaten, mandarijn, yoghurt, ketchup, druiven, bier
510-5 910-9 komkommer, bloemkool, wortels, bananen
610-6 810-8 sla, aardappel, spruitjes, urine, regen
710-7 710-7 eieren, gedestilleerd water, bloed
810-8 610-6 afwasmiddel
910-9 510-5 waspoeder
1010-10 410-4 zeepsop, bleekwater
1110-11 310-3 allesreiniger
1210-12 210-2 huishoudammoniak
1310-13 110-1 ontstopper
1410-14 01NaOH (natronloog, 1 mol/L)
© 2020 Guust2016, het auteursrecht (tenzij anders vermeld) van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming van de infoteur is vermenigvuldiging verboden.
Gerelateerde artikelen
Bacteriële vaginoseBacteriële vaginoseBacteriële vaginose is een aandoening die ontstaat wanneer de zuurtegraad in de vagina verstoord raakt. Normaal gesproke…
Gazon bekalken voor groen gazontapijt zonder mos en onkruidGroeit je gazon onregelmatig met blote plekken en staat het vol met mos en ander onkruid? Dan is het de hoogste tijd om…
Rode vlekjes op de eikel kan een schimmelinfectie zijnRode vlekjes op de eikel kan een schimmelinfectie zijnHet is de schrik van iedere man. Je wordt wakker en ziet dat je rode vlekjes op het geslachtsdeel hebt. Je denkt direct…

Chromatografie: technieken en typesChromatografie: technieken en typesChromatografie betekent letterlijk schrijven met kleuren. Een binnen de scheikunde bekend en heel eenvoudig voorbeeldje…
Het iso-elektrisch punt van een aminozuurHet iso-elektrisch punt van een aminozuurHet iso-elektrisch punt van een aminozuur is de pH (zuurtegraad) waarbij dit aminozuur niet onderhevig is aan een elektr…
Bronnen en referenties
  • Inleidingsfoto: Wuestenigel, Flickr (CC BY-2.0)
  • Fundamentele begrippen van algemene chemie, K. Bruggemans en Y. Herzog
  • Analytische scheikunde 1 (Biermans, Pyra en Schuyten)

Reageer op het artikel "De pH en de pOH van een oplossing"

Plaats als eerste een reactie, vraag of opmerking bij dit artikel. Reacties moeten voldoen aan de huisregels van InfoNu.
Meld mij aan voor de tweewekelijkse InfoNu nieuwsbrief
Ik ga akkoord met de privacyverklaring en ben bekend met de inhoud hiervan
Infoteur: Guust2016
Gepubliceerd: 30-06-2020
Rubriek: Wetenschap
Subrubriek: Scheikunde
Bronnen en referenties: 3
Schrijf mee!