أحماض بوليبروتيك

الأحماض أحادية البروتون كحمض الهيدروفلوريك،تحتوي على بروتون واحد قابل للتأين. وعلى العكس،تحتوي الأحماض متعددة البروتون على اثنين أو أكثر من البروتونات القابلة للتأين. على سبيل المثال،حمض الكبريتوز يحتوي على بروتونين قابلين للتأين،ويحتوي حمض الفوسفوروز على ثلاثة.

الحمض متعدد البروتونات يفقد كلًا من بروتوناته تباعًا،ويكون لكل تفاعل قيمة Ka خاصة به. إزالة بروتون من جزيء محايد،أسهل من إزالته من جزيء ذو شحنة سالبة،لأن الشحنة السالبة تزيد من قوة الرابطة بين البروتون وبين الأيون السالب. بالتالي،في حمض الفوسفوريك،تكون قيمة Ka اللازمة لإزالة البروتون الأول Ka1،أعلى منها للبروتون الثاني Ka2،وهي أعلى منها للبروتون الثالث Ka3.

يمكن تقدير pH لحمض متعدد البروتون،باستخدام التفاعل الأول،فقط،إذا كانت Ka1 أكبر بألف مرة على الأقل من قيم Ka التي تليها. على سبيل المثال،قيمة pH لمحلول حمض الأسكروبيك تركيزه 0.050 مولار،يمكن تحديدها باستخدام Ka1 وجدول مراقبة تغير ICE. عند إذابته في الماء،يتفكك حمض الأسكروبيك إلى هيدرونيوم وأيونات أسكوربات.

قيمة Ka1 لهذا التفاعل هي 8 10⁻⁵،وهي مساوية لتركيز الهيدرونيوم مضروبًا في أيون الأسكوربات الأحادي السالب ويقسم الناتج على تركيز حمض الأسكوربيك. يمكن إعداد جدول مراقبة تغير ICE لهذا التفاعل،بمقارنة قيم التركيز الأولي وقيمه عند التوازن. نظرًا لقيمة x الضئيلة،فإن 0.050 ناقص x تساوي تقريبًا 0.050.

باستبدال هذه القيم في معادلة Ka1،تكون قيمة x تساوي 0.0020 مولار،وتشكل 4%فقط من التركيز الأولي لحمض الأسكروبيك. وهكذا يكون التقريب صحيحًا. قيمة pH للمحلول تساوي 2.70.

تركيز الأيون السالب الثنائي،الذي تشكل في الخطوة الثانية من التفاعل،يمكن حسابه أيضًا باستخدام Ka2 وجدول مراقبة التغير ICE. حيث Ka2 تساوي 1.6 10-¹²،ويمكن التعبير عنها على أنها،تركيز الهيدرونيوم مضروبًا بتركيز أيون الأسكوربات الثنائي السالب وقسمة الناتج على تركيز أيون الأسكوربات الأحادي السالب. لهذا التفاعل،يُملأ جدول مراقبة التغير ICE بقيمة التركيز الأولي لأيون الأسكوربات الأحادي السالب والهيدرونيوم من التفاعل الأول،وهي 0.002 مولار.

نظرًا لقيمة x الضئيلة،يمكن حذفها من التركيز عند التوازن لكل من أيون الأسكوربات الأحادي السالب والهيدرونيوم. بعد استبدال هذه القيم في معادلة Ka2 وحل المعادلة،تكون قيمة x هي 1.6 10-¹² مولار. بما أن x أقل من 5%من 0.002 مولار،يكون التقريب صحيحًا.

بما أن تركيز أيونات الهيدرونيوم،التي تكونت أثناء الخطوة الثانية من تفكك حمض الأسكوربيك،ضئيل،فإن البروتون الأول القابل للتأين،هو الذي يحدد pH للمحلول.