Presentatie behorende bij de lessen Analytische chemie voor Laboratoriumtechnologen gedoceerd aan de opleiding Biomedische Laboratoriumtechnologie van de UC Leuven-Limburg.

1. Analytische chemie: oefeningen
Analytische Chemie 1 Chemie - 1 BLT 1

2. Hoofdstuk 2
Zuur-base evenwichten
Analytische Chemie 1 Chemie - 1 BLT 2
Bron: N. Tro, Introductory Chemistry, 3rd Ed., Pearson Prentice Hall, 2009

3. Analytische Chemie 1 Chemie - 1 BLT 3
2.2 pH - berekeningen
2.2.4 Buffers = mengsel van een zwak zuur met zijn geconjugeerde base (zout)
= mengsel van een zwakke base met zijn geconjugeerd zuur (zout)
Een oplossing die een zwak zuur (HA) en een geconjugeerde base (A–) bevat, kan zuur, neutraal of basisch zijn afhankelijk van de twee volgende
competitieve evenwichtsreacties waarbij de autoprotolyse van water zal verwaarloosd worden.
Indien het eerste evenwicht meer naar rechts gelegen is dan het tweede evenwicht, zal de oplossing zuur zijn.
Indien het tweede evenwicht meer naar rechts gelegen is, zal de oplossing basisch zijn. De twee uitdrukkingen van de evenwichtsconstanten tonen
bovendien aan dat de relatieve concentraties van de oxonium- en hydroxideionen niet enkel afhankelijk zijn van de grootte van Kz en Kb, maar ook
van de verhouding van de concentraties van het zuur en zijn geconjugeerde base.
Het is belangrijk om op te merken dat een buffer het beste kan berekend worden uit het evenwicht met de grootste evenwichtsconstante.
Wanneer bijvoorbeeld Kz << Kb , gebruikt men het beste de zuurdissociatie.
Wanneer Kb >> Kz , dan gebruikt met het beste de vergelijking behorende bij de baseconstante.

4. Analytische Chemie 1 Chemie - 1 BLT 4
2.2.4 Buffers
1. Bereken de pH van 1 liter oplossing die 120 g CH3COOH en 49,0 g CH3COOK bevat.
Reacties
zb
Voor 0,500 mol
Tijdens
Na
-0,500 mol +0,500 mol
/
+0,500 mol
0,500 mol 0,500 mol
49,0 g
Voor 2,00 mol
Tijdens
Na
120 g
0,500 mol
– x + x + x
2,00 – x x 0,500 + x
2,00 M 0,500 M
Stel x = [H3O+ ]
Met verwaarlozen
zz zb

5. Analytische Chemie 1 Chemie - 1 BLT 5
2.2.4 Buffers
1. Bereken de pH van 1 liter oplossing die 120 g CH3COOH en 49,0 g CH3COOK bevat.
Merk op! Met behulp van de bufferformule (of de Henderson-Hasselbach vergelijking)

6. Analytische Chemie 1 Chemie - 1 BLT 6
2.2.4 Buffers
2. Bereken de pH van volgende mengsels
f) 20 ml HCl 0,200 M
20 ml CH3COOH 0,100 M
30 ml CH3COONa 0,200 M
= 4,00 mmol = sterk zuur (sz)
= 2,00 mmol = zwak zuur (zz)
= 6,00 mmol = zwakke base (zb)
Reactie
Reactie
zb sz zz
Voor reactie 6 mmol
Tijdens reactie
Na reactie
Vtot = 70 ml
4 mmol
-4 mmol -4 mmol
/
+4 mmol
6 mmol
2 mmol
0,0857 M Buffer! Uitwerken via de evenwichtsreactie.
Voor reactie
Tijdens reactie – x + x + x
Na reactie 0,0857 M – x x 0,0286 M + x
2 mmol
0,0286 M
zz zb
Evenwichtsreactie
0,0857 M 0,0286 M
Stel x = [H3O+ ]

7. Analytische Chemie 1 Chemie - 1 BLT 7
Met verwaarlozen
Met behulp van de bufferformule (of de Henderson-Hasselbach vergelijking)
2.2.4 Buffers
2. Bereken de pH van volgende mengsels
f) 20 ml HCl 0,200 M
20 ml CH3COOH 0,100 M
30 ml CH3COONa 0,200 M
= 4,00 mmol = sterk zuur (sz)
= 2,00 mmol = zwak zuur (zz)
= 6,00 mmol = zwakke base (zb)
Reactie
Vtot = 70 ml

8. Analytische Chemie 1 Chemie - 1 BLT 8
2.2.4 Buffers
2. Bereken de pH van volgende mengsels
h) 100 ml HBr 0,100 M
50 ml HCl 0,100 M
50 ml CH3COOH 0,200 M
100 ml CH3COONa 0,700 M
= 10,0 mmol = sterk zuur (sz)
= 5,00 mmol = sterk zuur (sz)
= 25,00 mmol = zwak zuur (zz)
=70,0 mmol = zwakke base (zb)
Reactie a + b
Vtot = 300 ml
Reactie a
zb sz zz
Voor reactie 70 mmol
Tijdens reactie
Na reactie
10 mmol
-10 mmol -10 mmol
/
+10 mmol
35 mmol
25 mmol
60 mmol
Reactie b
zb sz zz
Voor reactie 60 mmol
Tijdens reactie
Na reactie
5 mmol
-5 mmol - 5 mmol
/
+5 mmol
40 mmol
35 mmol
55 mmol
0,133 M Buffer! Uitwerken via de evenwichtsreactie!0,1833 M

9. Analytische Chemie 1 Chemie - 1 BLT 9
2.2.4 Buffers
2. Bereken de pH van volgende mengsels
h) 100 ml HBr 0,100 M
50 ml HCl 0,100 M
50 ml CH3COOH 0,200 M
100 ml CH3COONa 0,700 M
= 10,0 mmol = sterk zuur (sz)
= 5,00 mmol = sterk zuur (sz)
= 25,00 mmol = zwak zuur (zz)
=70,0 mmol = zwakke base (zb)
Reactie a + b
Vtot = 300 ml
Voor reactie
Tijdens reactie – x + x + x
Na reactie 0,133 M – x x 0,1833 M + x
zz zb
Evenwichtsreactie
0,133 M 0,1833 M
Stel x = [H3O+ ]
Met verwaarlozen
Met behulp van de bufferformule (of de Henderson-Hasselbach vergelijking)

10. Analytische Chemie 1 Chemie - 1 BLT 10
2.2.4 Buffers
4. Bereken de pH van:
a) 100 ml HAc 0,100 M
Stel x = [H3O+] = [CH3COO–]
Voor reactie 0,100
Tijdens reactie – x + x + x
Na reactie 0,100 – x x x
pH-berekening voor een zwak zuur
Met verwaarlozen

11. Analytische Chemie 1 Chemie - 1 BLT 11
2.2.4 Buffers
4. Bereken de pH van:
b) 100 ml HAc 0,100 M
100 ml NaAc 0,100 M
= 10,0 mmol = zwak zuur (zz)
= 10,0 mmol = zwak base (zb)
Vtot = 200 ml
Voor
10,0 mmol
Tijdens
Na
10,0 mmol
– x + x + x
0,0500 – x x 0,0500 + x
0,0500 M 0,0500 M
zz zb
pH-berekening voor een buffer
Stel x = [H3O+]
Met verwaarlozen
Met behulp van de bufferformule (of de Henderson-Hasselbach vergelijking)
Dus hier pH= pKz
Maximale werking van een buffer!

12. Analytische Chemie 1 Chemie - 1 BLT 12
2.2.4 Buffers
4. Bereken de pH van:
c) 100 ml HAc 0,100 M
10 ml HCl 0,100 M
= 10,0 mmol = zwak zuur (zz)
= 1,00 mmol = sterk zuur (sz)
Vtot = 110 ml
Geen reactie!
De pH wordt bepaald door de volledige
dissociatie van HCl in water!
Reactie
sz
Voor reactie 1 mmol
Tijdens reactie
Na reactie
-1 mmol +1 mmol
1 mmol/
0,00909 M
Voor
10,0 mmol
Tijdens
Na
– x + x + x
0,0909 – x 0,00909 M + x x
0,0909 M 0,00909 M
zz zb
We verwaarlozen x tov 0,00909 M
[H3O+] = (0,00909 M + x) M ≈ 0,00909 M

13. Analytische Chemie 1 Chemie - 1 BLT 13
2.2.4 Buffers
4. Bereken de pH van:
d) 100 ml HAc 0,100 M
10 ml NaOH 0,100 M
= 10,0 mmol = zwak zuur (zz)
= 1,00 mmol = sterk base (sb)
Vtot = 110 ml
Reactie
Reactie
sbzz zb
Voor reactie 10 mmol
Tijdens reactie
Na reactie
1 mmol
-1 mmol -1 mmol
9 mmol /
+1 mmol
1 mmol
9,09 × 10-3 M8,18 × 10-2 M
Merk dus op dat er door de reactie van NaOH met CH3COOH er een geconjugeerde base (=zout) van CH3COOH
wordt gevormd en bijgevolg een buffer wordt gevormd!
Met behulp van de bufferformule (of de Henderson-Hasselbach vergelijking)
Studenten moeten de volledige uitwerking kunnen maken!

14. Analytische Chemie 1 Chemie - 1 BLT 14
e) 100 ml HAc 0,100 M
100 ml NaAc 0,100 M
10 ml HCl 0,100 M
= 10,0 mmol = zwak zuur (zz)
= 10,0 mmol = zwak base (zb)
= 1,00 mmol = sterk zuur (sz)
Vtot = 210 ml
Oplossing b
Reactie
Reactie
Voor reactie 10 mmol
Tijdens reactie
Na reactie
1 mmol
-1 mmol - 1 mmol
/
+1 mmol
11 mmol
10 mmol
9 mmol
0,0524 M0,0429 M
szzb zz
Met behulp van de bufferformule (of de Henderson-Hasselbach vergelijking)
Studenten moeten de volledige uitwerking kunnen maken!
2.2.4 Buffers
4. Bereken de pH van:

15. Analytische Chemie 1 Chemie - 1 BLT 15
4. Bereken de pH van:
f) 100 ml HAc 0,100 M
100 ml NaAc 0,100 M
10 ml NaOH 0,100 M
= 10,0 mmol = zwak zuur (zz)
= 10,0 mmol = zwak base (zb)
= 1,00 mmol = sterke base (sb)
Vtot = 210 ml
Oplossing b
Reactie
Met behulp van de bufferformule (of de Henderson-Hasselbach vergelijking)
Studenten moeten de volledige uitwerking kunnen maken!
Reactie
sbzz zb
Voor reactie 10 mmol
Tijdens reactie
Na reactie
1 mmol
-1 mmol - 1 mmol
/
+1 mmol
11 mmol
10 mmol
9 mmol
0,0524 M0,0429 M
2.2.4 Buffers

16. Analytische Chemie 1 Chemie - 1 BLT 16
Bespreek het bufferend effect van oplossing b).
We hebben de bespreking van de bufferende werking van oplossing b in gans oefening 4 aangehaald!
De pH van een goede buffer voldoet aan de volgende voorwaarden:
• pKz -1 < pH < pKz + 1
• De pH verandert weinig door toevoegen van niet te véél sterk zuur of sterke base
4. Bereken de pH van:
2.2.4 Buffers