Inhoud
- TL; DR (te lang; niet gelezen)
- Zuurgraad meten
- Gebroken moleculen, vrije ionen
- Een extreem zuur
- PH voorspellen
Zuren zijn nauw betrokken bij talloze biologische, geologische en technologische processen. Bacteriën produceren melkzuur dat voedsel conserveert, bodemzuren geven voedingsstoffen vrij uit op rots gebaseerde meststoffen en zuren in batterijen leiden tot reacties die elektrische energie genereren. Zoutzuur, vaak afgekort als HCl, is een veelvoorkomend voorbeeld van een sterk zuur en specifieke pH-waarden kunnen worden bereikt door mengsels van zoutzuur en water.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
De toevoeging van zoutzuur aan water verlaagt de pH van water tot een waarde lager dan 7,0 en vormt een zure oplossing.
Zuurgraad meten
De pH-schaal, die doorgaans varieert van 0 tot 14, meet de concentratie waterstofionen in een stof. Zuren hebben pH-waarden lager dan 7, basen hebben pH-waarden groter dan 7 en een pH-waarde van 7,0 is het neutrale punt. De pH-schaal is negatief en logaritmisch, wat betekent dat een factor-tien-toename in waterstofionconcentratie overeenkomt met een afname van één eenheid op de pH-schaal. Het toevoegen van een zure substantie aan water verlaagt de totale pH van de oplossing.
Gebroken moleculen, vrije ionen
Wanneer een zuur aan water wordt toegevoegd, scheiden de moleculen van het zuur in afzonderlijke ionen in een proces dat bekend staat als dissociatie. Een molecuul zoutzuur bijvoorbeeld bestaat uit een waterstofatoom en een chlooratoom. Wanneer deze moleculen oplossen in water, scheiden ze zich in een positief geladen waterstofion en een negatief geladen chloorion. Dit leidt tot een verhoogde concentratie waterstofionen en dus tot een lagere pH. Zoutzuur wordt geclassificeerd als een "sterk" zuur, wat betekent dat vrijwel alle moleculen uiteenvallen. Veel andere zuren - zoals azijnzuur, gewoonlijk azijn genoemd - worden geclassificeerd als "zwakke" zuren. Slechts enkele van de moleculen van zwakke zuren vallen uiteen wanneer ze aan water worden toegevoegd.
Een extreem zuur
Zuiver zoutzuur heeft een theoretische pH van nul - met andere woorden, het is extreem zuur. In praktische situaties bestaat zoutzuur echter alleen als een verdunde stof. Bijgevolg hangt de effectieve pH van zoutzuur af van de mate van verdunning. Omdat de pH van zoutzuur zo laag is, treden grote pH-veranderingen op, zelfs wanneer kleine hoeveelheden worden toegevoegd aan een neutrale oplossing zoals water.Een voorbeeld van verdund zoutzuur is menselijk maagzuur, dat een pH-waarde heeft van ongeveer 3.
PH voorspellen
De mate van pH-verandering die optreedt wanneer sterke zuren zoals zoutzuur aan water worden toegevoegd, komt direct overeen met de verdunningsfactor, omdat alle zure moleculen één waterstofion vrijgeven. Omdat de pH-schaal een logaritmische relatie volgt, komt een factor-tien-verdunning overeen met een pH-verandering van één eenheid. Bijvoorbeeld, 1 milliliter zoutzuur toegevoegd aan 10 milliliter pH-neutraal water resulteert in een afname van de concentratie waterstofionen met een factor tien. Aldus zal de pH van de uiteindelijke oplossing een eenheid hoger zijn dan de pH van het oorspronkelijke zoutzuur. Als 1 milliliter zoutzuur wordt toegevoegd aan 100 milliliter water, neemt de concentratie waterstofionen af met twee factoren van tien en neemt de pH met twee eenheden toe.