Hoofdstuk 6 en 7, Water en PH

Scheikunde – Hoofdstuk 6 – Water

6.1 – Water

Bij fotosythese onstaat zuurstof. Groene planeten maken uit water en koolstofdioxide, glucose [C6H12O6]. Het bladgroen uit de bladeren dient als katalysator. De energie komt van de zon.
Ons lichaam bevat 65% water. Onze lichaamstemperatuur is ongeveer 37˚C.
Bij koorts of inspanning ga je zweten waardoor de warmte uit je lichaam komt.
Onze lichaamstemperatuur is hoger dan die van de omgeving. Daardoor geven wij constant energie af. [Suiker is C12H22O12].

Bij een endotherme reactie is er energie nodig. Bij een exotherme reactie komt er energie vrij.


6.2 – Waterstofbruggen

Bij een zuivere atoombinding houdt het gemeenschappelijke elektronenpaar de twee positieve atoomresten bij elkaar. Beide atomen trekken dan even hard.
[Cl : Cl]

Er kan ook sprake zijn van atoombindingen met twee verschillende niet-metaal atomen. Het ene atoom trekt harder dan de andere. Daardoor krijgt het ene atoom een kleine negatieve lading en het andere atoom een kleine positieve ladibg. Deze binding heet een polaire atoombinding of gewoon polaire binding.
[δ+ H : Cl δ-]

De polaire binding is een overgang van een zuivere atoombinding naar een ionbinding.
[Na+ :Cl-]

Het teken δ [Delta] staat voor een waarde tussen de 0 en de 1.

In een waterstofmolecuul zitten twee O-H bindingen. Dit is een polaire binding. Het waterstof atoom is een beetje positief en het zuurstof atoom een beetje negatief. Het waterstofatoom uit het watermolecuul zal het zuurstofatoom van het andere watermolecuul aantrekken. Dit heet een waterstof brug [H-brug]

Waterstofbruggen heb je bij moleculen met een O-H of N-H groep. Naast de vanderwaalsbinding heb je dus ook nog de waterstofbrug. Het kookpunt is daardoor hoger. Het kookpunt word dus verhoogt als er waterstofbruggen zijn.

6.3 – Water als oplosmiddel

Als een vaste stof in een vloeistof verdwijnt lost het op. Als een vloeistof in een vloeistof verdwijnt mengt het. Stoffen zijn oplosbaar als deze stoffen O-H of N-H groepen bevatten. De bruggen worden verbroken zodra er een andere stof bij komt en kunnen alleen hersteld worden als er nieuwe O-H of N-H groepen komen.


Er bestaan twee moleculaire stoffen.
-Stoffen waarvan moleculen waterstofbruggen van kunnen vormen.
-Stoffen waarvan moleculen geen waterstofbruggen van kunnen vormen.
De stoffen zijn dus mengbaar als ze nieuwe waterstofbruggen kunnen maken. Als je twee stoffen hebt die allebei geen waterstofbruggen kunnen vormen mengen ze meestal ook goed.

Toch zijn er nog voorbeelden van stoffen die niet goed mengen terwijl ze wel goed waterstofbruggen kunnen vormen. Voorbeelden zijn 1-Pentanol en 1-Butanol. Het gedeelte dat geen waterstofbruggen kan vormen is te groot.

Als je zout in water oplost kunnen de ionen goed langs de watermoleculen bewegen. Door de polaire binding is de zuurstofkant een beetje negatief en de waterstofkant een beetje positief. Daardoor gaan ze met hun positieve of negatieve kant naar een ion die positief of negatief is. [ Zoals in het plaatje ]
Dit heet hydratatie.

6.4 – Kristalwater

In een zoutoplossing zijn alle ionen geydrateerd. Als je die verdampt verdwijnen de watermoleculen. Vervolgens gaan de ionen naar elkaar toe. Soms worden in het kristalrooster van het zout tussen de ionen watermoleculen ingebouwd. Dat water is kristal water en een zout dat kristalwater bevat is een hydraat. Voorbeelden: blauw kopersulfaat, kristalsoda en gips. Als je een hydraat verwarmt dan gaat het kristalwater eruit.

Uit de naam van een hydraat kan je afleiden hoeveel watermoleculen er zijn.

Als blauw kopersulfaat [CuSO4] 5 moleculen kristalwater bevat dan schrijf je dat als volgt. [CuSO4•5H2O (s)] De naam is dan kopersulfaatpentahydraat.

6.5 – Zeep en Waswerking

De moleculen van zepen zijn hoofdzakelijk hetzelfde.
Je hebt de volgende twee:
-Hydrofiele [Oplosbaar in water][Kop]
-Hydrofobe [Niet oplosbaar in water][Staart]

Bekende zepen zijn natrium- of kaliumstearaat.
De stearaationen vormen de wasactieve deeltjes. De structuurformule is:
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COO-
[Als je dit in de vorm van het plaatje ziet is COO- de kop] [C17H35COO-]

Als je natriumstearaat in water doet krijg je losse natrium- en stearaationen.
De geladen kop word geydrateerd. De koolstofstaart wil het water niet in dus de stearaationen blijven vooral aan het oppervlak en de koolstofstaarten steken boven het wateroppervlak uit. Als het daar vol is gaan de koolstofstaarten zich anders schikken. De staarten gaan naar elkaar en vormen een hydrofoob gebied. Aan de buitenkant zitten veel COO- koppen. Dit wordt een kluwen genoemd en dat weer een micel.

Vuildeeltjes bestaan uit stoffen waarvan moleculen geen waterstofbruggen kunnen maken. Vuil lost niet op in water. Bij zeep kunnen die vuildeeltjes in de micel oplossen.


Als je zeepwater schud krijg je micellen die zich met lucht vullen. De stijgen op en komen boven het water. Bij veel schuim krijg je een schuimkraag.

Scheikunde – Hoofdstuk 7 – Zuren en Basen

7.1 – Indicatoren en PH

Lakmoes is een indicator en daarmee kan je kijken of een oplossing zuur, neutraal of basisch is. In een zure oplossing is het rood en in een basische oplossing blauw. Om lakmoes langer houdbaar te houden wordt het meestal op papier gedaan. Er is rood en blauw lakmoespapier.

Als de PH kleiner is dan 7 is het zuur.
Als de PH groter is dan 7 is het basisch.
Een oplossing tussen de 6 en de 8 is neutraal. [7 is helemaal neutraal] Oplossingen zijn agressief als ze boven de 12 zijn of onder de 2.

Indicatoren zijn stoffen waarvan de kleur afhankelijk is van het PH van de vloeistof waar het in op lost. Om van de ene kleur naar een andere kleur te gaan heb je een omslagtraject. Je kan ook universeel indicatorpapier kopen dan is het makkelijk te zien welk PH de stof heeft.

Een zure oplossing word bij verdunnen minder zuur en de PH gaat dan omhoog.
Een basische oplossing word bij verdunnen minder basisch en de PH gaat dan omlaag.
Bij verdunnen gaat de PH altijd richting 7.


7.2 – Zuren en Zure oplossingen

Zuren zijn deeltjes die een H+ kunnen afstaan. H+ is verantwoordelijk voor de zure eigenschappen. Als een zuur in water word opgelost ontstaan er H+ ionen en zuurrestionen.

HCl Waterstofchloride
CH3COOH Ethaanzuur
HNO3 Salpeterzuur
H2SO4 Zwavelzuur
H3PO4 Fosforzuur

Bij een carbonzuur zoals ethaanzuur kan alleen de carboxylgroep, COOH, een H+ ion afsplitsen.

Waterstofchloride HCL
H+(aq) + CL-(aq)De oplosreactie HCL(g)
Oplossing van Waterstofchloride H+(aq) + CL-(aq)

Zwavelzuur H2SO4
De oplosreactie 2H+(aq) + SO4 2- (aq)H2SO4(l)
Oplossing van Zwavelzuur 2H+(aq) + SO4 2- (aq)

7.3 – Basen en Basische oplossingen

Basen zijn deeltjes die H+ ionen kunnen opnemen.

OH- Hydroxide

HCO3- Waterstofcarbonaat
CH3COO- Ethanoaat
NH3 Ammoniak
O 2- Oxide
CO3 2- Carbonaat

Als je een oplosbaar oxide toevoegt aan water ontstaat er een basische oplossing. O 2- is dus een base en moet dus een H+ opgenomen hebben. De 2 OH-reactie is als volgt: O 2 + H2O
De notatie van basische oplossingen is hetzelfde als zoutoplossingen.
De oplossing van ammoniak is ammonia.

Natronloog Na+(aq) + OH-(aq)
Kaliloog K+(aq) + OH-(aq)
Ammonia NH3(aq)

7.4 – De PH van zure oplossingen

De PH wordt bepaald door de concentratie H+ ionen. Concentratie is mol L-1.
PH = -log [H+] of [H+] = 10-PH

PH berekenen:
- Bereken de concentratie H+ (aq) in mol per liter.
- Bereken de PH met behulp van de formule PH = -log [H+]

Als je [H+] wilt berekenen uit een PH moet je dat via de formule [H+] = 10-PH
Stel dat je een PH van 4.9 heb dan doe je dus 10-4.9 = 1.2589 x 10-5

Dan heb je dus [H+] = 1.3 x 10-5 mol L-1.

Als je een oplossing van 10 ml hebt en je wilt het 10x zo groot maken moet je dus 90 ml water toevoegen. [Verdunnen]

7.5 – De PH van basische oplossingen

De POH wordt bepaald door de concentratie OH-.
POH = -log [OH-] of [OH-] = 10-POH
De berekeningen gaat hetzelfde als bij de PH

Dus als je de POH van natronloog moet berekenen waarbij 0.025 mol L-1 is opgelost dan is de [OH-] 0.025 mol L-1. De POH is dan –log 0.025 = 1.60

Het verband tussen PH en POH is PH + POH = 14.

Hoe bereken je [OH-] of [H+] uit de PH?
- Kijk of je de [OH-] of [H+] moet berekenen.
- Als de PH groter is dan 7 moet je eerst de POH uitrekenen.
- Vervolgens gebruik je deze formule: [OH-] = 10-POH

7.6 – Zuur-Base reacties

Zuren kunnen H+ ionen afstaan.
Basen kunnen H+ ionen opnemen.

Hoe stel je een zuur-base reactie op?
- Wat zijn de formules van de gegeven stoffen?
- Welke deeltjes zijn aanwezig?

- Zoek het zuur en de base op.
- Stel de reactie vergelijking op.

In de praktijk:
Geef de vergelijking voor de reactie van fosforzuuroplossing met natronloog.
- Fosforzuuroplossing = H3PO4
Natronloog = NaOH
- Fosforzuuroplossing = H+ (aq) en PO4-3 (aq)
Natronloog = Na+ (aq) en OH- (aq)
- Zuur is de H+ (aq) en de base is OH- (aq)
H2O (l)- H+ (aq) + OH- (aq)

Als je een base bij een zure oplossing doet reageert de base met H+ ionen uit ze zure oplossing. De Ph van de zure oplossing zal dus stijgen. Je kunt een zure oplossing dus met een basische oplossing neutraliseren.