3.10: Titration von polyprotischen Säuren mit einer starken Base

Die Titration einer polyprotischen Säure, die mehrere ionisierbare Protonen enthält, umfasst unterschiedliche Dissoziationsschritte, von denen jeder seine eigene Dissoziationskonstante (K_a) hat. Jedes nachfolgende K_a ist schwächer als das vorherige. Bei der Titration einer polyprotischen Säure wie schweflige Säure mit einer starken Base wie Natriumhydroxid neutralisiert die Base zunächst das anfänglich ionisierbare Proton und bildet eine Zwischenspezies (z. B. Schwefelwasserstoffionen). Die Titrationskurve dieses Schritts ähnelt der einer schwachen monoprotischen Säure mit einem halben Äquivalenzpunkt, bei dem der pH-Wert dem ersten pK_a entspricht. Im weiteren Verlauf der Titration neutralisiert eine zusätzliche Base das zweite ionisierbare Proton. Dieser Prozess erfordert die doppelte Menge an Base für eine vollständige Neutralisation, was zu einem weiteren halben Äquivalenzpunkt und einem Äquivalenzpunkt im basischen Bereich führt. Dieses Muster erstreckt sich auch auf andere polyprotische Säuren, wie z. B. triprotische Phosphorsäure, die drei Äquivalenzpunkte aufweisen. Die Anzahl der Äquivalenzpunkte in der Titrationskurve einer schwachen polyprotischen Säure entspricht der Anzahl ionisierbarer Protonen, sofern es einen signifikanten Unterschied zwischen den K_a-Werten dieser Protonen gibt.

Polyprotische Säuren enthalten mehrere ionisierbare Protonen, die jeweils unterschiedlich dissoziieren, wobei jede aufeinanderfolgende Säuredissoziationskonstante schwächer ist als die vorherige.

Betrachten Sie zum Beispiel ein Beispiel für schwefelhaltige Säure mit zwei Protonen.

Bei der Titration mit einer starken Base wie NaOH wird das erste Proton entfernt, wodurch ein Schwefelwasserstoff-Ion entsteht.

Die Titrationskurve spiegelt die einer schwachen monoprotischen Säure mit einer starken Base mit einem Äquivalenzpunkt wider, und der pH-Wert der Lösung am halben Äquivalenzpunkt entspricht pK_a1.

Eine weitere Basenzugabe neutralisiert das zweite Proton. Hier wird die gleiche Basenmenge wie die anfängliche schwefelhaltige Säurekonzentration benötigt, was bedeutet, dass zwei Mol der Base erforderlich sind, um ein Mol Säure zu neutralisieren.

Die Titrationskurve für diesen Prozess hat einen zweiten halben Äquivalenzpunkt und einen zweiten Äquivalenzpunkt in der basischen Region.

In ähnlicher Weise zeigt die Titration von triprotischer Phosphorsäure mit einer starken Base drei Äquivalenzpunkte.

Bei schwachen polyprotischen Säuretitrationen entsprechen die Äquivalenzpunkte der Anzahl ionisierbarer Protonen, unter der Annahme, dass sich die K _a-Werte um mehr als das Zehntausendfache unterscheiden.