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16.9:

Titolazione di un acido poliprotico

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Chimica
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Titration of a Polyprotic Acid

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Un acido poliprotico contiene più protoni ionizzabili, e ciascuno si dissocia in una fase distinta. La perdita di ciascun protone oossiede un valore di Ka diverso, e ogni successiva costante di dissociazione acida è più debole della precedente. Per esempio, l’acido solforoso ha due protoni ionizzabili.Ka1 per la dissociazione del primo protone è 1, 6 10⁻², mentre Ka2 per la dissociazione del secondo protone è 6, 4 10⁻⁸. Se l’acido solforoso è titolato con una base forte, come l’idrossido di sodio, il primo protone ionizzabile è inizialmente rimosso, generando ioni di idrogeno solforato. Questa parte della curva di titolazione è simile a quella di un acido monoprotico debole e di una base forte.Tale curva possiede un punto di equivalenza e il pH della soluzione nel punto di mezza equivalenza è uguale a pKa1. Man mano che viene aggiunta più base, questa neutralizza il secondo protone ionizzabile. Poiché la concentrazione di ione idrogeno solforato è uguale all’acido solforoso iniziale, è necessaria la stessa quantità di base per neutralizzarlo.Pertanto, due moli di una base sono necessarie per neutralizzare completamente una mole di un acido diprotico. La curva di titolazione per la seconda fase di neutralizzazione ha anche un secondo punto di mezza equivalenza, dove il pH della soluzione è uguale a pKa2, e un secondo punto di equivalenza, che si trova nella regione basilare. Allo stesso modo, la curva per la titolazione dell’acido fosforico triprotico con una base forte ha tre punti di equivalenza.Pertanto, durante la titolazione di un acido poliprotico debole, il numero di punti di equivalenza generati nella curva di titolazione è pari al numero di protoni ionizzabili presenti, fintanto che la differenza fra i valori della Ka dei protoni ionizzabili è più di diecimila volte.

16.9:

Titolazione di un acido poliprotico

Un acido poliprotico contiene più di un idrogeno ionizzabile e subisce un processo di ionizzazione graduale.  Se le costanti di dissociazione acida dei protoni ionizzabili differiscono sufficientemente l’una dall’altra, allora la curva di titolazione per tale acido poliprotico genera un punto di equivalenza distinto per ciascuno dei suoi idrogeno ionizzabili. Pertanto, la titolazione di un acido diprotico si traduce nella formazione di due punti di equivalenza, mentre la titolazione di un acido triprotico si traduce nella formazione di tre punti di equivalenza sulla curva di titolazione.

L’acido carbonico, H2CO3, è un esempio di acido diprotico debole. La prima ionizzazione dell’acido carbonico produce ioni di idronio e ioni bicarbonato in piccole quantità.

Prima ionizzazione:

Eq1

Lo ione bicarbonato può anche agire come acido. Ionizza e forma ioni idronio e ioni carbonato in quantità ancora minori.

Seconda ionizzazione:

Eq2

Il Ka1 è più grande del Ka2 di un fattore 104. Pertanto, quando H2CO3 è titolazione con una base forte come NaOH, produce due punti di equivalenza distinti per ogni idrogeno ionizzabile.

Acido fosforico, un acido triprotico, ionizza in tre fasi:

Prima ionizzazione:

Eq3

Seconda ionizzazione:

Eq4

Terza ionizzazione:

Eq5

Quando H3PO4 è titolato con una base forte come KOH, produce tre punti di equivalenza per ogni idrogeno ionizzabile. Tuttavia, poiché HPO42− è un acido molto debole, il terzo punto di equivalenza non è facilmente percepibile sulla curva di titolazione.

Questo testo è adattato da Openstax, Chimica 2e, Sezione 14.5: Acidi Poliprotici.