Sterkte van zuren en basen: zuurconstante (Kz) en baseconstante (Kb), pKz, pKb

Blok 1: Uitleg over sterkte van zuren en basen, inclusief zuur- en baseconstanten

Definitie

De sterkte van een zuur of een base wordt gekarakteriseerd aan de hand van de mate waarin het respectievelijk protonen kan afstaan (voor zuren) of kan opnemen (voor basen) in waterige oplossing. Er wordt onderscheid gemaakt tussen sterke zuren/basen, waarbij (nagenoeg) volledige dissociatie of protonoverdracht plaatsvindt, en zwakke zuren/basen die slechts gedeeltelijk reageren. De zuurconstante ($Kz$) en de baseconstante ($Kb$) zijn evenwichtsconstanten die de sterkte van respectievelijk een zuur of een base kwantificeren in waterige oplossing.

Belangrijke concepten

• Sterktezuur versus zwak zuur: - Een sterk zuur geeft in water vrijwel al zijn protonen af aan watermoleculen. Dit betekent dat de protonoverdracht vrijwel volledig is en het zuur dus nagenoeg volledig ioniseert. - Een zwak zuur dissocieert slechts gedeeltelijk. Slechts een fractie van de aanwezige zuurmoleculen zal effectief hun proton afstaan.

• Sterktebase versus zwakke base: - Een sterke base neemt nagenoeg alle aangeboden protonen op, veelal door volledige dissociatie indien het gaat om een hydroxidebase. - Een zwakke base daarentegen neemt slechts gedeeltelijk protonen uit het water op, waardoor slechts een geringe omzetting ontstaat.

• Evenwichtsreactie versus aflopende reactie: - Evenwichtsreactie: Bij zwakke zuren en basen stelt zich een evenwicht in tussen niet-gereageerde en gereageerde deeltjes, met kenmerkende evenwichtsconstanten. - Aflopende reactie: Bij sterke zuren en basen vindt de (de)protonering praktisch volledig plaats en is het evenwicht volledig naar de producten verschoven.

• Notaties en symbolen: - $Kz$: zuurconstante, maat voor de sterkte van een zuur in water. - $Kb$: baseconstante, maat voor de sterkte van een base in water. - $pKz$: negatieve logaritme van $Kz$, dus $pKz = -log(Kz)$. - $pKb$: negatieve logaritme van $Kb$, dus $pKb = -log(Kb)$.

• Sterkte-indelingen op basis van Kz/Kb: - Sterk zuur: $Kz > 1$ - Zwak zuur: $Kz ≤ 1$ - Sterke base: $Kb > 1$ - Zwakke base: $Kb ≤ 1$

• Relatie tussen Kz/Kb en pKz/pKb: Een hogere waarde van $Kz$ of $Kb$ geeft een sterker zuur of een sterkere base aan. Omdat $pKz$ en $pKb$ de negatieve logaritme zijn van respectievelijk $Kz$ en $Kb$, geldt: hoe groter $Kz$/$Kb$, hoe kleiner $pKz$/$pKb$. Een sterk zuur heeft dus een kleine tot negatieve $pKz$, terwijl een sterk base een kleine tot negatieve $pKb$ heeft.

Formules en berekeningen