Verdunning is een veel voorkomende laboratoriumtechniek die de meeste bètastudenten tegenkomen wanneer ze een specifieke concentratie van een oplossing willen bereiken. Maar het is ook wat je doet als je thuis water aan je eten en drinken toevoegt om het naar je zin te maken. Verdunning beïnvloedt veel eigenschappen van een oplossing, inclusief de pH-waarde.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Verdunning maakt een zure oplossing meer alkalisch en een alkalische oplossing zuurder. Om het pH-effect van verdunning te berekenen, bepaal je de concentratie waterstofionen en zet je deze om naar pH met een eenvoudige werkformule.
Betekenis van verdunning
Om een waterige oplossing te verdunnen, voegt u er gewoon water aan toe. Dit verhoogt het aandeel van het oplosmiddel of het vloeibare materiaal voor verdunning in vergelijking met dat van de opgeloste stof of de component die in het oplosmiddel is opgelost. Als u bijvoorbeeld zout water verdunt, bevat de oplossing dezelfde hoeveelheid zout, maar neemt de hoeveelheid water toe.
Betekenis van pH
De pH-schaal meet hoe zuur of alkalisch een stof is. Het loopt van 0 tot 14, waarbij een pH van 7 neutraal is, een pH lager dan 7 zuur en een pH hoger dan 7 alkalisch. De schaal is logaritmisch, wat betekent dat elke hele pH-waarde onder de 7 tien keer zuurder is dan de volgende hogere waarde. pH 3 is bijvoorbeeld tien keer zuurder dan pH 4 en 100 keer zuurder dan pH 5.
Hetzelfde geldt voor pH-waarden boven de 7. Elke waarde is tien keer meer alkalisch dan de volgende lagere gehele waarde. pH 9 is bijvoorbeeld tien keer alkalischer dan pH 8 en 100 keer alkalischer dan pH 7. Zuiver of gedestilleerd water heeft een pH van 7, maar als u chemicaliën aan water toevoegt, kan de oplossing zuur of alkalisch worden. Het pH-niveau van een oplossing is een maat voor de waterstofionenconcentratie. Oplossingen met een hoge concentratie aan waterstofionen hebben een lage pH, en oplossingen met een lage concentratie aan H+-ionen hebben een hoge pH.
Een zuur verdunnen
Zure stoffen zijn onder andere zwarte koffie, batterijzuur en citroensap. Het verdunnen van een zuur verlaagt de concentratie van H+(aq)-ionen, waardoor de pH-waarde van de oplossing naar 7 stijgt, waardoor deze minder zuur wordt. De pH-waarde van een zure oplossing kan echter niet hoger worden dan 7, omdat het water dat u toevoegt om het te verdunnen niet alkalisch is.
Een alkali verdunnen
Alkalische stoffen zijn onder meer ammoniak, bakpoeder en bleekmiddel. Het verdunnen van een alkali verlaagt de concentratie van OH-(aq)-ionen, waardoor de pH-waarde van de oplossing naar 7 daalt, waardoor deze minder alkalisch wordt. De pH-waarde van een alkalische oplossing kan echter niet lager worden dan 7, omdat het water dat u toevoegt om het te verdunnen niet zuur is.
Het pH-effect van verdunning berekenen
Het pH-niveau van een oplossing is een maat voor de waterstofionenconcentratie. Oplossingen met een hoge concentratie aan waterstofionen hebben een lage pH, en oplossingen met een lage concentratie aan H+-ionen hebben een hoge pH. Een eenvoudige werkdefinitie van pH is pH = - log[H+], waarbij [H+] de waterstofionenmolariteit is. Een logaritme van een getal is gewoon de exponent als je dat getal als een macht van tien schrijft. De definitie van pH opgelost voor waterstofionenmolariteit is dan [H+] = 10-pH. De molariteit van waterstofionen in een pH 6-oplossing is bijvoorbeeld 10-6 M. Gebruik deze berekening om de waterstofionenconcentratie vóór verdunning te schatten.
Meet na verdunning het nieuwe volume van de oplossing. Als u de oplossing bijvoorbeeld verdunt tot vier keer het oorspronkelijke volume, wordt de concentratie teruggebracht tot een kwart. Als het oorspronkelijke volume V1 is en het totale volume na verdunning V4 is, zal de eindconcentratie V1/V4 maal de oorspronkelijke concentratie zijn. Vervolgens kun je de waterstofionenconcentratie weer omrekenen naar pH met pH = - log[H+].
