Tip:
Highlight text to annotate it
X
In de vorige video hebben we geleerd dat, als we water gewoon als water beschouwen,
het water zichzelf ioniseert.
Laten we eens kijken.
Ik heb twee watermoleculen.
Er is een kans, en het is een evenwicht,
dat een van de waterstofatomen van een watermolecuul er af gaat
om zich bij het andere watermolecuul te voegen.
Dit kan een hydronium ion opleveren.
Het is een ion omdat het een extra waterstofatoom heeft.
Daarom zet ik er een plus lading bij.
En natuurlijk, alles wat je hoort,
bevindt zich in een waterige oplossing.
Ik kan de afkorting van waterig overal opschrijven.
aq.
Ik kan hier ook aq. schrijven.
Het is redelijk vanzelfsprekend.
Water is vanzelfsprekend een waterige oplossing.
Het is zeg maar opgelost in water.
En dan nog een hydroxide ion erbij.
Dit is het watermolecuul dat een waterstofatoom verloren is,
of zijn proton.
Omdat we weten dat een waterstofatoom -- of ten minste
een waterstof ion -- als die zijn elektron kwijt is, het enige wat overblijft
alleen nog maar een proton is.
En die bevindt zich ook in een waterige oplossing.
En we hebben geleerd wat mensen graag willen weten--
We hebben geleerd over
de evenwichtsconstante van deze reactie.
En we weten dat mensen ook graag willen weten
wat de concentratie dit molecuul is.
Van het hydronium ion.
Of soms -- en laat ik dit nog eens schrijven.
En ik heb dit ook behandeld in de vorige video.
Maar soms wordt dezelfde auto-ionisatiereactie
ook wel zo geschreven.
H2O, wat uiteenvalt in een waterstofatoom,
in een waterige oplossing plus nog een hydroxide anion in de waterige oplossing
of een negatief ion.
Deze zijn in principe hetzelfde, en ik schrijf ze zo omdat
dit eigenlijk het fenomeen is wat er gebeurt.
Dat je eigenlijk niet deze alleen deze protonen hebt,
zij vormen namelijk wel met een ander watermolecuul
een nieuw hydronium ion.
Maar beiden omvatten hetzelfde idee.
Maar in de vorige video hebben we wel geleerd dat mensen het handig vinden,
als het om de concentratie gaat -- dat je
een van deze twee kiest.
Normaal schrijven ze deze hier.
Dus mensen werken graag met de concentratie van waterstof
van je waterstof ionen
En in de vorige video hebben we geleerd over water,
bij 25 graden Celsius, wat kamertemperatuur is.
Ik zal het even opschrijven.
Bij 25 graden Celsius.
De concentratie van je waterstof protonen,
want dat is wat ze echt zijn, of waterstof ionen, is gelijk aan
10 tot de macht min 7 mol per liter.
En toen zeiden wij, scheikundigen, om wat voor reden dan ook,
dat we negatieve exponenten niet leuk vinden om mee om te gaan.
Dus definieerden zij de pH als gelijk aan minus de logaritme met grondtal tien
van je waterstof concentratie.
van je waterstof concentration
En natuurlijk is dan de log met grondtal 10 van 10 tot de macht -7
voor puur water, bij 25 graden Celsius, gelijk aan 7.
Klopt gewoon.
En je kan je voorstellen, als mensen de moeite namen
om deze pH constructie te bedenken en te zeggen dat het de negatieve log is,
dat ze toch echt wel het nut inzagen
van de waterstofconcentratie in het water.
En het is ook altijd belangrijk -- in heel veel gevallen --
zeker biologische systemen -- dat mensen weten
wat de pH is van dit of van dat.
En ik heb in de vorige video natuurlijk ook gepraat
over pH gebalanceerde cosmetica.
Er kunnen allerlei dingen gebeuren met je huid
als de pH van je cosmetica anders is dan die van je huid.
Ik weet niet of dat een feit is, maar ik neem aan
dat dat de theorie erachter is.
Dus er zijn blijkbaar dingen in de wereld
die de waterstofconcentratie veranderen.
Die deze concentratie anders maken.
Dus, toen we hoorden over Le Chatelier's Principe, zeiden wij:
"Heey, misschien als meer waterstof aan deze kant doen,
zal het evenwicht veranderen en zal deze concentratie omhoog gaan."
En zo hebben we een hogere waterstofconcentratie.
Ik denk dat je aan de andere kant ook meer hydroxide ions toe kunt voegen
en dan heb je daar een hogere OH concentratie, en misschien
een lagere waterstofconcentratie.
Dus als je denkt aan dingen die iets doen
aan deze reactie, wil je daar natuurlijk ook
een naam voor hebben.
En de naam voor hen zijn zuren en basen.
En ik weet zeker dat je deze woorden al eens eerder hebt gehoord.
Dus, zuren -- ik zal ze beiden opschrijven.
Zuur en base.
Kijk:
Om je leven nog iets moelijker het maken,
zijn er meerdere definities van een zuur.
en meerdere definities van een base.
En deze definities worden ook steeds breder
met wat ze ermee bedoelen.
De definitie die jij waarschijnlijk het meest gaat gebruiken,
de definitie die ik altijd in mijn hoofd gebruik
zodra iemand een zuur noemt, is dat het de waterstofconcentratie verhoogt
als je het zuur in water plaatst.
In water.
En een base is iets dat de concentratie van hydroxide
in je water verhoogt.
Dit is de definitie die je waarschijnlijk zal gaan zien
voor 90% van de gevallen, zeker in je eerste jaar van scheikunde.
En dit heet de Arrhenius zuur of base.
Ik hoop dat ik het goed spel.
Je moet niet teveel van mijn spelling
als correct aannemen.
Je moet ze wel opzoeken want ik ben duidelijk geen
meester in spellen.
Arrhenius.
Arrhenius, met een H.
Dit zijn een Arrhenius zuur en Arrhenius base.
Dus bijvoorbeeld, als we het volgende deden,
Ik zal een voorbeeld geven:
Als ik wat van het volgende nam..
Als ik wat zoutzuur pakte,
zo heet het eigenlijk, maar je kan ook waterstof chloride zeggen,
in een waterige oplossing.
Dit valt zelfs volledig uiteen.
Dit is geen evenwichtsreactie.
Ik zal het hierin zetten -- wacht, ik gebruik
een fellere kleur.
Deze mooi pijl die 1 kant op gaat, die zegt: dit is niet zo'n
omslachtige reactie die twee kanten op kan.
Dit is een sterk zuur.
Het valt compleet uiteen in het water. Ik zal de waterstof
in een andere kleur zetten.
Het valt helemaal uiteen in water in een waterstof ion.
In waterige oplossing plus ee chloride ion.
Dus het is gewoon een negatief chloride ion
in een waterige oplossing.
En zij dwarrelen daar gewoon.
Dus je kan je voorstellen dat als je waterstofchloride in water plaatst,
dat je de totale waterstofconcentratie
verhoogt.
En exact dezelfde reactie had ook
zo geschreven kunnen worden.
Om het nog even duidelijk te maken:
Waterstofchloride in een waterige oplossing.
En dan kun je zeggen -- wacht, ik doe het
in een andere kleur.
Plus H2O
Het is een reactie die 1 kant op gaat.
Slechts een kant op.
En dan eindig je met, en ik denk dat je het begrijpt:
je hebt H --
natuurlijk niet alle 3-- H3O, dat is te donker.
H3O plus -- het doneerde een waterstof proton
aan dit watermolecuul.
En dan nog plu het chloride anion
in een waterige oplossing.
En deze zuren vallen volledig uiteen.
In volgende video's zullen we kijken naar reacties
die wat moeilijker zijn.
Die niet volledig uiteenvallen.
Maar deze zuren, die volledig uiteen vallen,
heten sterke zuren.
En sterk is niet gewoon een leuk woord
dat ze in de scheikunde gebruiken.
Het betekent letterlijk, wanneer iemand zegt een sterk zuur,
dat iets compleet uiteenvalt in water.
Het is een reactie in 1 richting.
En voor alle sterke zuren kan je het zelfs raden
aan de manier waarop ze scheikundig in elkaar zitten.
Maar zoutzuur is een van hen.
Je hebt ook waterstofbromide.
Nog een sterk zuur.
Waterstofjodide.
Waterstofjodide.
Je hebt salpeterzuur.
Volgens mij heb ik die al in een vorige laten zien..
Bij al deze zuren, als je ze in water doet,
valt deze kleine H eraf.
Zij voegen zich dan bij een watermolecuul en vormen een hydronium.
En deze moleculen, in dit geval voor chloride,
zijn een halogenen.
Maar zij zullen negatieve ionen vormen.
Wat er van over is.
Salpeterzuur.
Dan heb je nog zwavelzuur.
Daar heb je vast wel eens van gehoord.
Een zeer sterk zuur.
Zwavelzuur en dan perchloorzuur.
Dit zijn de sterke zuren.
O4.
En deze zijn handig om te weten, want als je ze ziet
op een scheikunde examen, dan weet je dat deze zuren
volledig uiteen vallen.
En onthoud: we blijven het woord zuur gebruiken.
Wat betekent zuur?
Het betekent dat dit sterke zuren zijn.
Zij vallen volledig uit elkaar.
Als je de Arrhenius definitie kent van wat een zuur is,
zij verhogen de concentratie van je waterstof.
Want het is duidelijk dat wanneer je ze in water gooit,
zij allemaal nieuwe hydronium ionen vormen,
en zij dus je totale waterstofconcentratie
zullen verhogen.
En dat is waarom zij zuren worden genoemd.
En als je nu kijkt naar de kant van sterke basen,
volgens Arrhenius zijn definitie, is de base iets
dat hydroxide ionen vormt, of anionen in water.
Dus dat is zo ongeveer alles, als je kijkt naar het periodiek systeem der elementen bij groep 1,
en groep 1 elementen zijn je aardalkalimetalen
Je aardalkalimetalen zijn gebonden aan hydroxide.
Als je ze in water doet, laat het hydroxide los.
Ik zal het laten zien met lithium of natrium.
Dus bijvoorbeeld, dit zijn sterke basen.
Dus als ik nu wat lithiumhydroxide neem
in een waterige oplossing.
Een waterige oplossing.
Dit valt compleet uiteen.
Hier is er geen evenwicht.
Dit is een sterke base
Dus wat komt er uit als het uit elkaar valt?
Nou, het hydroxide ion zal eraf gaan.
Dat wordt een min-teken.
Het is nog steeds in water.
Plus een lithium ion.
Hierzo.
Dus dit zal altijd uit elkaar vallen in water.
Hetzelfde gebeurt als je natrium hebt.
Als je natrium hebt...
Natrium zal hetzelfde doen.
Natriumhydroxide in een waterige oplossing.
Een eenrichtingsreactie.
Je produceert hydroxide en wat natrium kationen.
En je kan je voorstellen, als je dit in water doet,
dat deze concentratie omhoog zal gaan.
Net als wat we deden met Le Chetalier's Principe.
Daar zeiden we: "Als we nu wat toevoegen van dit
of van dat aan een evenwichtsreactie."
Hoe doe je dat dan?
Nou, in dit geval kun je een sterk zuur toevoegen
of een sterke base.
Nu, alles wat ik tot nu toe gedaan heb, dit is is de Arrhenius definitie,
waar een zuur je waterstofconcentratie verhoogt,
verhoogt een base je hydroxide concentration.
.
Dat is dus wat je 90% van de tijd zult zien.
Maar er bestaat wel een iets bredere definitie.
En ik weet niet de correcte, ik zeg altijd
gewoon maar Bronsted.
Als je geen bijzondere opmaak hebt, zo spel je het.
Bronsted-Lowry zuur of base.
Als je goede opmaak hebt, er is meestal
een klein kruis door de O.
Maar ik weet het niet.
Nu een Bronsted-Lowry zuur.
En deze allemaal zouden ook Bronsted-Lowry zuren zijn.
Maar de verbreding van de definitie van een zuur is
een proton donor.
Proton donor.
En een base is een proton ontvanger.
Dus laten we naar deze definitie bekijken aan de hand van
alles wat we daarnet hebben behandeld.
Als je je houdt aan de Bronsted-Lowry definitie,
wat is hier dan de proton donor?
Nou, dit is zoutzuur, laten we kijken
naar deze reactie.
Zoutzuur doneert een proton
aan dit watermolecuul, toch?
Een waterstof atoom is slechts één proton.
Dat is een belangrijk iets om te onthouden wat hij had,
een waterstofion.
Aangezien hij zijn elektron kwijtraakt en geen neutron heeft,
is er slechts één proton in de ruimte.
Dus zoutzuur doneert een proton aan dit watermolecuul
om een hydronium molecuul te vormen,
dus hij gaf het weg.
Dit is dus ook een Bronsted-Lowry zuur.
Net zoals het een Arrhenius zuur is.
Laten we kijken naar de Bronsted-Lowry versie van een base.
Oké.
Een base is een proton ontvanger.
Dus deze, die had een leuke, kleine relatie met
dit hydroxide ion.
Het hydroxide ion valt eraf
en dan wordt het hier anders.
Je kan wel zeggen, deze hier ontving
deze positieve lading.
En, je weet, het is een beetje lastig hier.
Want het is niet alsof iemand hem een proton gaf.
Je kan het wel zien alsof
hij al zijn elektronen weg heeft gegeven.
Maar kijk gewoon naar het eindproduct.
Oké, hij heeft een positieve lading nadat alles gebeurd is.
Dus dan zeg je misschien is het een Bronsted-Lowry base.
Nu zeg je: "waarom hebben mensen zoveel moeite gedaan
om een Bronsted-Lowry base te definiëren
als alle Arrhenius zuren en basen hetzelfde zouden zijn
als Bronsted-Lowry."
Dat is omdat Arrhenius altijd geldt
als je met een oplossing in water te maken hebt.
Alles is in een waterige oplossing.
Maar ik tekende hier een voorbeeld van een Bronsted-Lowry base.
Hier hoeft het niet een waterige oplossing te zijn.
Dus hier heb je azijnzuur,
wat je ook in de keuken hebt.
Plus ammonia, het hoeft niet in een waterige oplossing te zijn,
wat gebeurt er?
Deze waterstof wordt gedoneerd aan
dit ammonia ion om ammonium te maken.
Dus deze wordt positief en deze negatief.
Hij heeft zijn proton gedoneerd.
En Arrhenius kan hier niets over zeggen.
Omdat alles waar hij mee te maken heeft is hydronium en water.
Maar de Bronsted-Lowry definitie
werkt wel in deze situatie.
De breedste definitie, hoewel het allemaal definities zijn,
waar je 90% van de tijd goed mee zit
is de Arrhenius definitie en onthoud gewoon Bronsted-Lowry
en wat ik zo ga zeggen
bestaat ook.
En dat zijn Lewis zuren en basen.
Lewis zuren en basen.
Nu, Lewis vindt elektronen belangrijk.
Bronsted-Lowry vindt protonen belangrijk.
Dus Lewis, in plaats van te zeggen dat een zuur een proton donor is,
zegt dat het een elektron ontvanger is.
Elektron ontvanger.
En een base is een elektron donor.
Laten we nu eens hiernaar kijken met alles
wat we tot nu toe hebben gedaan.
Als dit echt een zuur is, dan zou die
een elektron ontvanger moeten zijn.
En hoe je hierover kunt denken is je had zoutzuur van tevoren,
toen deze hier dit atoom weggaf
of dit proton hierzo.
Hij heeft zijn elekrton behouden.
Dus hij was soort van een elektron acceptor.
Dit is een beetje een vaag gebied.
Het is niet alsof hij een elektron van iemand anders nam.
Maar dit is nog steeds een Lewis zuur.
En als je denkt aan een Lewis base, wat is dat dan?
Dat is een elektron donor, toch?
Een Lewis base is een elektron donor.
Dus als je het hier hebt, een Lewis base
is een elektron donor.
Dit lithiumhydroxide gaat in water. Dan zijn er
een paar manieren waarop je het kan bekijken.
Je kan zeggen: "Hij doneert zijn OH, welke deze negatieve lading heeft,
Dus het is een elektron donor."
Ik vind dit niet leuk.
Het is wat omslachtig op die manier, daarom ben ik niet zo'n fan
van deze definitie.
In mijn hoofd is Arrhenius het meest logisch.
Het is de meest pure definitie.
Maak je een hydronium of niet?
Of maak je hydroxide of niet?
Maar puur om te laten zien dat de Lewis zuur-base definitie
de breedste definitie is.
Hier is een voorbeeld van een Lewis zuur-base reactie.
Deze kan niet beschouwd worden als een Bronsted-Lowry
of een Arrhenius base.
Want dit hoeft niet te gebeuren in water.
En wat je hier hebt is boortrifluoride,
met een fluoride anion.
Die heeft een negatieve lading.
Hij heeft hier een extra elektron.
In deze situatie, deze fluoride hier,
of dit fluoride anion kan 2 elektronen doneren.
Dus laten we zeggen dat deze hier gelijk is
aan deze hier.
En wat hij doet is 2 elektronen doneren
aan dit boorcomplex.
En wat het is dus als het een elektron donor is?
De fluoride is de base.
Dus is het een Lewis base.
En de elektron ontvanger is dan een Lewis zuur.
Dus dit hier is een Lewis zuur.
Het is goed om te weten dat deze definities bestaan
en vooral zodat je voortaan niet in verwarring raakt.
Maar voor een eerste jaar scheikundeklas, als je
de Arrhenius definitie goed kent,
zal je het heel goed doen.
En bovendien in mijn gedachten, is dat ook de makkelijkste
om te beschouwen.
En dat is diegene die het meeste ertoe zal doen
bij reacties waar je te maken hebt met pH veranderingen in water.
Want dat is wat alle zuren en basen doen,
zeker in het geval van Arrhenius.
In ieder geval, tot ziens in de volgende video en kijk daar hoe we wiskunde doen,
om de pH veranderingen door zuren te berekenen.