Wat zijn zuren en basen?
In zuiver water bij 25 °C zijn slechts circa twee op elke miljard moleculen in ionen gesplitst. Bij die uiterst kleine hoeveelheid begint het verhaal van zuren en basen.
Sleep om te draaien. Scroll of knijp om te zoomen.
Azijn, citroensap en maagzuur smaken zuur of werken scherp in. Zeep, zuiveringszout en ovenreiniger voelen glad aan en smaken bitter. Mensen deelden stoffen al in deze twee families in lang voordat iemand van atomen wist. In 1680 beschreef Robert Boyle zuren als oplossingen die veel stoffen oplossen, sommige natuurlijke kleurstoffen laten verkleuren en deze eigenschappen verliezen wanneer ze een alkali ontmoeten. Chemici voegden in de achttiende eeuw toe dat zuren met kalksteen een gas vrijmaken, dat we nu kennen als koolstofdioxide, en dat zuren samen met alkaliën neutrale stoffen vormen.
Van waterstof naar oxonium
Humphry Davy toonde in 1815 aan dat waterstof, niet zuurstof, het essentiële bestanddeel van zuren is. In 1884 gaf Svante Arrhenius de eerste moderne definitie: een zuur is een verbinding die in water oplost en waterstofionen vormt; een base is een verbinding die in water oplost en hydroxide-ionen, OH⁻, vormt. Een kaal waterstofion is slechts een proton, en in water blijft het nooit kaal. Het bindt zich aan een watermolecuul tot het oxoniumion H₃O⁺. Als waterstofchloridegas oplost, zit de oplossing, zoutzuur, vol H₃O⁺- en Cl⁻-ionen.
Zuren staan protonen af, basen nemen ze op
Johannes Brønsted en Thomas Lowry stelden in 1923 een ruimer idee voor dat chemici nog steeds gebruiken. Een zuur is een protondonor en een base een protonacceptor. Een zuur-basereactie is simpelweg een proton dat van de ene naar de andere gaat. Als waterstoffluoride oplost, geeft HF een proton aan H₂O en ontstaan H₃O⁺ en F⁻. Bij ammoniak neemt NH₃ een proton van H₂O op en ontstaan NH₄⁺ en OH⁻. Water is bij de eerste reactie een base en bij de tweede een zuur. Stoffen die beide kunnen zijn, heten amfiprotisch.
Als een zuur zijn proton heeft afgestaan, kan wat overblijft weer een proton opnemen en is het dus een base. Chemici noemen dit de geconjugeerde base van het zuur. F⁻ is de geconjugeerde base van HF en Cl⁻ die van HCl. Omgekeerd is NH₄⁺ het geconjugeerde zuur van ammoniak. Elke Brønsted-Lowry-reactie heeft twee van zulke paren. Elk paar verbindt een zuur met zijn geconjugeerde base aan de andere kant van de reactiepijl.
Water reageert met zichzelf
Doordat water amfiprotisch is, kunnen twee watermoleculen onderling een proton uitwisselen: H₂O + H₂O ⇌ H₃O⁺ + OH⁻. Deze auto-ionisatie gebeurt maar heel weinig. Bij 25 °C zijn circa twee op elke miljard watermoleculen geïoniseerd: elke liter bevat 1.0 × 10⁻⁷ mol H₃O⁺ en evenveel OH⁻. Hun product, het ionenproduct van water, is Kw = [H₃O⁺][OH⁻] = 1.0 × 10⁻¹⁴. Voeg je zuur toe, dan stijgt [H₃O⁺] en daalt [OH⁻], terwijl het product steeds Kw blijft. Deze ene vergelijking ligt aan de hele pH-schaal in het volgende hoofdstuk ten grondslag.
- 1680: Boyle beschrijft de eigenschappen van zuren
- 1815: Davy: waterstof is essentieel voor zuren
- 1884: Arrhenius: zuren geven H⁺ en basen OH⁻ in water
- 1923: Brønsted en Lowry: protondonoren en protonacceptoren
- Volgens Brønsted en Lowry is een zuur…
- Een stof die protonen afstaat
- Een stof die protonen opneemt
- Een stof die elektronen afstaat
- Een willekeurig zout
- Wat is de formule van het oxoniumion?
- H₃O⁺
- OH⁻
- H₂O₂
- H⁻
- Wat is de geconjugeerde base van HF?
- F⁻
- H₃O⁺
- HF₂
- OH⁻
- Welk ion maakt de oplossing basisch wanneer NH₃ in water oplost?
- OH⁻
- H₃O⁺
- Cl⁻
- Na⁺
- Hoe heet een stof die kan reageren als zuur én als base?
- Amfiprotisch
- Neutraal
- Geconjugeerd
- Onoplosbaar
- In welk jaar definieerde Arrhenius zuren en basen?
- Wat is Kw bij 25 °C?
- 1.0 × 10⁻¹⁴
- 1.0 × 10⁻⁷
- 7
- 14
- Maak Mg + HCl → MgCl₂ + H₂ kloppend. Wat is de coëfficiënt van HCl?
- Welk gas ontstaat wanneer een zuur met kalksteen (CaCO₃) reageert?
- Koolstofdioxide
- Waterstof
- Zuurstof
- Chloor
- Wat is [OH⁻] in mol/L in zuiver water bij 25 °C?
- 1.0 × 10⁻⁷
- 1.0 × 10⁻¹⁴
- 0
- 1.0
- Arrhenius (1884): zuren geven H⁺ en basen OH⁻ in water. Brønsted-Lowry (1923): zuren staan protonen af en basen nemen ze op.
- In water wordt H⁺ omgezet in H₃O⁺; een zuur zonder H⁺ is zijn geconjugeerde base.
- Water ioniseert een klein beetje uit zichzelf: Kw = [H₃O⁺][OH⁻] = 1.0 × 10⁻¹⁴ bij 25 °C.
Bronnen van deze cursus (10)
- OpenStax Chemistry 2e (openstax.org/books/chemistry-2e): 4.2 neutralization and antacids (stomach roughly 0.03 M HCl, milk of magnesia Mg(OH)2, Al(OH)3)
- 14.1 Brønsted-Lowry acids and bases (Boyle 1680, Davy 1815, Arrhenius 1884, Brønsted and Lowry 1923, autoionization about two in a billion molecules, Kw = 1.0 × 10⁻¹⁴ at 25 °C, about 5.6 × 10⁻¹³ at 100 °C)
- 14.2 pH and pOH (pH = −log[H3O+], stomach acid 1.2 × 10⁻³ M gives 2.92, vinegar about 4 × 10⁻³ M gives 2.4, blood 7.3, KOH 0.0125 M gives 12.10, neutral pH 6.31 at 80 °C, rainwater 5 to 6, acid rain below 5, pH meter resolution 0.001, Figure 14.2: 1 M HCl 0, gastric juice about 1.5, lime juice about 2, wine about 3.5, coffee about 5, milk of magnesia about 10.5)
- 14.3 relative strengths (six strong acids and six strong bases, Ka, percent ionization, 0.100 M acetic acid 1.3%)
- 14.6 buffers (normal blood pH about 7.4)
- 14.7 titrations (25.00 mL of 0.100 M HCl or acetic acid with 0.100 M NaOH, Table 14.2, equivalence pH 7.00 and 8.72, half-equivalence pH = pKa, Ka acetic acid 1.8 × 10⁻⁵, methyl orange Ka 4.0 × 10⁻⁴ red HIn and yellow In⁻, interval about pKa ± 1, phenolphthalein colourless below pH 8.3)
- LibreTexts Acid-Base Indicators (litmus about 5 to 8, methyl orange 3.1 to 4.4, phenolphthalein 8.3 to 10.0; chem.libretexts.org) and bromothymol blue 6.0 to 7.6 yellow to blue (Prairie South indicator table via LibreTexts Chemistry 30)
- PubChem acetic acid pKa 4.76 at 25 °C, sodium bicarbonate 0.1 M pH 8.3, ammonia 0.1 N pH 11.1, sodium hydroxide (pubchem.ncbi.nlm.nih.gov)
- NOAA Ocean acidification (noaa.gov: surface ocean pH has fallen by 0.1 since the industrial revolution, about a 30 percent increase in acidity)
- IUPAC CIAAW abridged standard atomic weights.
Geraadpleegd: 2026-10-17