Back to chapter

16.9:

טירציה של חומצה רב פרוטית

JoVE Core
Chimie
Un abonnement à JoVE est nécessaire pour voir ce contenu.  Connectez-vous ou commencez votre essai gratuit.
JoVE Core Chimie
Titration of a Polyprotic Acid

Langues

Diviser

חומצה רב-פרוטית מכילה מספר פרוטונים הניתנים ליינון וכל אחד מהם מתפרק בצעד מובחן. לכל אובדן של פרוטון יש Ka שונה, וכל קבוע פירוק בתהליך הוא חלש מקודמו. לדוגמה, לחומצה גופריתית יש שני פרוטונים הניתנים ליינון.ערך Ka1 לפירוק הפרוטון הראשון הוא 1.6 כפול 10 בחזקת מינוס 2, בעוד Ka2 בפירוק הפרוטון השני הוא 6.4 כפול 10 בחזקת מינוס 8. אם חומצה גופריתית מטוטרת עם בסיס חזק, כמו נתרן הידרוקסיד, הפרוטון בר היינון הראשון נפלט בתחילה ומייצר יוני מימן סולפיט. חלק זה בעקומת הטרציה דומה לעקומה של חומצה חד-פרוטית חלשה ובסיס חזק.יש לו נקודה אקווילנטית וה-pH של התמיסה בחצי הדרך לנקודה האקווילנטית שווה ל-pKa1. ככל שמוסיפים יותר בסיס, הוא מנטרל את הפרוטון בר היינון השני. כשריכוז יוני מימן סולפיט שווה לזה של החומצה הגופריתית ההתחלתית, אותה כמות של בסיס נדרשת כדי לנטרל אותו.לכן, שני מולים של בסיס נחוצים כדי לנטרל לחלוטין מול אחד של חומצה דו-פרוטית. לעקומת הטיטור של שלב הנטרול השני יש גם נקודת חצי אקווילנטית שניה, בה ה-pH של התמיסה שווה ל-pKa2, ונקודה אקווילנטית שניה, שנמצאת בטווח הבסיסי. בדומה לכך, לעקומת הטטרציה של חומצה גופריתית תלת-פרוטית עם בסיס חזק יש שלוש נקודות אקווילנטיות.לכן, במהלך טיטור חומצה רב-ליפרוטית חלשה, מספר הנקודות האקווילנטיות שנוצרות בעקומת הטטרציה שווה למספר הפרוטונים הניתנים ליינון הנוכחים, כל עוד היחס בין ערכי Ka של הפרוטונים הניתנים היינון הוא לפחות פי עשרת אלפים.

16.9:

טירציה של חומצה רב פרוטית

A polyprotic acid contains more than one ionizable hydrogen and undergoes a stepwise ionization process.  If the acid dissociation constants of the ionizable protons differ sufficiently from each other, then the titration curve for such polyprotic acid generates a distinct equivalence point for each of its ionizable hydrogens. Therefore, titration of a diprotic acid results in the formation of two equivalence points, whereas the titration of a triprotic acid results in the formation of three equivalence points on the titration curve.

Carbonic acid, H2CO3, is an example of a weak diprotic acid. The first ionization of carbonic acid yields hydronium ions and bicarbonate ions in small amounts.

First ionization:

Eq1

The bicarbonate ion can also act as an acid. It ionizes and forms hydronium ions and carbonate ions in even smaller quantities.

Second ionization:

Eq2

The Ka1 is larger than the Ka2 by a factor of 104. Therefore, when H2CO3 is titrated with a strong base like NaOH, it produces two distinct equivalence points for each ionizable hydrogen.

Phosphoric acid, a triprotic acid, ionizes in three steps:

First ionization:

Eq3

Second ionization:

Eq4

Third ionization:

Eq5

When H3PO4 is titrated with a strong base like KOH, it produces three equivalence points for each ionizable hydrogen. However, as HPO42− is a very weak acid, the third equivalence point is not easily discernible on the titration curve.

This text is adapted from Openstax, Chemistry 2e, Section 14.5: Polyprotic Acids.