Hoe bereken je de pH en pOH van een oplossing?

De pH en pOH zijn maten voor de zuurgraad of basiciteit van een oplossing. Ze zijn gerelateerd aan de concentraties van waterstofionen ($[H^+]$) en hydroxide-ionen ($[OH^-]$) in een oplossing.

Basisformules voor pH en pOH:

1. pH berekenen uit de waterstofionenconcentratie ($[H^+]$): De pH is de negatieve logaritme van de waterstofionenconcentratie. $pH = -\log[H^+]$ Voorbeeld: Als de $[H^+]$ $2,5 \times 10^{-3} \text{ mol/L}$ is, dan is de pH: $pH = -\log(2,5 \times 10^{-3}) \approx 2,6$

2. pOH berekenen uit de hydroxide-ionenconcentratie ($[OH^-]$): De pOH is de negatieve logaritme van de hydroxide-ionenconcentratie. $pOH = -\log[OH^-]$ Voorbeeld: Als de $[OH^-]$ $0,0015 \text{ mol/L}$ is, dan is de pOH: $pOH = -\log(0,0015) \approx 2,82$

3. Relatie tussen pH en pOH: Bij $25^\circ\text{C}$ geldt altijd dat de som van de pH en pOH gelijk is aan $14,00$. $pH + pOH = 14,00$ Voorbeeld 1 (pH uit pOH): Als de pOH van een schoonmaakmiddel $2,80$ is, dan is de pH: $pH = 14,00 - 2,80 = 11,2$ Voorbeeld 2 (pOH uit pH): Als de pH van een oplossing $2,6$ is, dan is de pOH: $pOH = 14,00 - 2,6 = 11,4$

4. Concentratie berekenen uit pH of pOH: Je kunt de concentraties ook terugrekenen vanuit de pH of pOH.

   • $[H^+] = 10^{-pH}$
   • $[OH^-] = 10^{-pOH}$ Voorbeeld: Als de pH van een vloeistof $11,5$ is, dan bereken je eerst de pOH: $pOH = 14,00 - 11,5 = 2,5$ Vervolgens bereken je de hydroxide-ionenconcentratie: $[OH^-] = 10^{-2,5} \approx 3,16 \times 10^{-3} \text{ mol/L}$

Complexere som: pH van een oplossing van een sterke base ($Ba(OH)_2$)

Bij het berekenen van de pH van een oplossing van een sterke base, zoals bariumhydroxide ($Ba(OH)_2$), is het belangrijk om rekening te houden met de dissociatie van de base in water. Een sterke base valt volledig uiteen in ionen.

Voorbeeld: Je lost $0,50 \text{ gram}$ bariumhydroxide ($Ba(OH)_2$) op in $250 \text{ mL}$ water. Wat is de pH van de oplossing?

1. Zet het volume om naar liters: $250 \text{ mL} = 0,250 \text{ L}$

2. Bereken de molaire massa van $Ba(OH)_2$: De molaire massa van $Ba(OH)_2$ is ongeveer $171,34 \text{ g/mol}$ ($137,33 \text{ (Ba)} + 2 \times (16,00 \text{ (O)} + 1,01 \text{ (H)})$).

3. Bereken het aantal mol $Ba(OH)_2$: Aantal mol = massa / molaire massa Aantal mol $Ba(OH)_2 = 0,50 \text{ g} / 171,34 \text{ g/mol} \approx 0,002918 \text{ mol}$

4. Bereken de molariteit van $Ba(OH)_2$: Molariteit = aantal mol / volume in liters Molariteit $Ba(OH)_2 = 0,002918 \text{ mol} / 0,250 \text{ L} \approx 0,01167 \text{ mol/L}$

5. Houd rekening met de dissociatie van $Ba(OH)_2$: Bariumhydroxide is een sterke base en dissocieert in water volgens de reactie: $Ba(OH)_2 \rightarrow Ba^{2+} + 2OH^-$ Dit betekent dat elk molecuul $Ba(OH)_2$ twee $OH^-$ ionen vrijgeeft. Daarom moet de concentratie van de $OH^-$ ionen worden verdubbeld. $[OH^-] = 2 \times \text{molariteit } Ba(OH)_2 = 2 \times 0,01167 \text{ mol/L} \approx 0,02334 \text{ mol/L}$

6. Bereken de pOH: $pOH = -\log[OH^-] = -\log(0,02334) \approx 1,63$

7. Bereken de pH: $pH = 14,00 - pOH = 14,00 - 1,63 = 12,37$

De pH van de oplossing is dus ongeveer $12,37$.