What is the difference between monoprotic and polyprotic acids?

Monoprotic acids contain a single ionizable proton, like hydrofluoric acid, while polyprotic acids contain two or more ionizable protons. Sulfurous acid has two ionizable protons, and phosphoric acid has three. Each proton is lost sequentially, with each reaction having its own acid ionization constant (Ka).

Why does each successive proton become harder to remove from a polyprotic acid?

Removing a proton from a neutral molecule is easier than removing one from a negatively charged ion because negative charge strengthens the bond between the proton and the anion. This is why Ka1 is larger than Ka2, which is larger than Ka3 for polyprotic acids like phosphoric acid.

When can you estimate the pH of a polyprotic acid using only the first ionization?

You can estimate pH using only the first reaction if Ka1 is at least one thousand times larger than subsequent Ka values. For example, ascorbic acid's Ka1 of 8 × 10−5 is much larger than its Ka2, so the first ionization dominates the pH calculation using an ICE table.

How do you calculate the concentration of dianion species in a polyprotic acid solution?

Use an ICE table with the second ionization constant (Ka2) and the monoanion concentration from the first ionization. For ascorbic acid, Ka2 equals 1.6 × 10−12, and the resulting dianion concentration is negligible, confirming that the first ionization determines the solution's pH.

What are examples of diprotic and triprotic acids?

Sulfuric acid and carbonic acid are diprotic acids with two ionizable protons. Phosphoric acid is a triprotic acid with three ionizable protons. Each successive ionization constant decreases significantly, typically by factors of 10^5 to 10^6, allowing simplified calculations for weak acid solutions and dissociation.

How do stepwise ionization constants differ in polyprotic acids?

Successive ionization constants decrease dramatically in polyprotic acids. For phosphoric acid, Ka1 is 7.5 × 10−3, Ka2 is 6.2 × 10−8, and Ka3 is 4.2 × 10−13. These large differences allow use of math-simplifying assumptions when calculating equilibrium concentrations in solutions.

Can polyprotic bases accept multiple protons?

Yes, polyprotic bases can accept more than one hydrogen ion. The carbonate ion is a diprotic base capable of accepting two protons. Like polyprotic acids, equilibrium calculations for polyprotic bases follow similar approaches using stepwise ionization constants and ICE tables.

15.12

Acidi poliprotici

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Gli acidi monoprotici, come l'acido fluoridrico, contengono un singolo protone ionizzabile. Al contrario, gli acidi poliprotici contengono due o più protoni ionizzabili. Per esempio, l'acido solforoso ha due protoni ionizzabili, e l'acido fosforico ne ha tre.

Un acido poliprotico perde ciascuno dei suoi protoni in sequenza, e ogni reazione ha il suo valore della Ka.È più facile rimuovere un protone da una molecola neutra rispetto a una carica negativa, perché la carica negativa aumenta la forza del legame fra il protone e l'anione. Pertanto, per l'acido fosforico, la Ka per la rimozione del primo protone, Ka1, è maggiore dellal seconda, Ka2, che è maggiore di Ka3. Il pH di un acido poliprotico può essere stimato usando solo la prima reazione se Ka1 è almeno mille volte più grande dei suoi successivi Ka.Per esempio, il pH di una soluzione di acido ascorbico molare 0, 050 può essere determinato utilizzando il suo Ka1 e una tabella ICE.

Quando disciolto in acqua, l'acido ascorbico si dissocia in idronio e ioni ascorbato. La Ka1 per questa reazione è 8 10⁻⁵, ed è uguale alla concentrazione di idronio moltiplicata per la concentrazione del monoanione ascorbato, divisa per la concentrazione di acido ascorbico. Una tabella ICE può essere preparata per questa reazione con le concentrazioni iniziali e di equilibrio.

A causa del piccolo valore di x, 0, 050 meno x è approssimativamente uguale a 0, 050. Sostituendo questi valori nell'espressione per Ka1, il valore di x è uguale a 0, 0020 molare, che è solo il 4 percento della concentrazione iniziale di acido ascorbico. Pertanto, l'approssimazione è valida.

Il pH della soluzione è pari a 2, 70. La concentrazione di ascorbato dianione, formata nella seconda fase della reazione, può anche essere calcolata usando Ka2 e una tabella ICE. Ka2 è uguale a 1, 6 10⁻¹², e può essere espresso come la concentrazione di idronio moltiplicata per la concentrazione di ascorbato dianione divisa per la concentrazione di ascorbato monoanione.

Per questa reazione, la tabella ICE è completata con la concentrazione iniziale di ascorbato monoanione e idronio dalla prima reazione, 0, 002 molare. A causa del piccolo valore di x, può essere omesso dalle concentrazioni in equilibrio del monoanione ascorbato e dell'idronio. Dopo aver sostituito questi valori nell'espressione Ka2 e risolta l'equazione, x è 1, 6 10⁻¹² molare.

Poiché x è inferiore al 5 percento di 0, 002 molare, l'approssimazione è valida. Poiché la concentrazione di ioni idronio che sono stati generati durante la seconda fase della dissociazione dell'acido ascorbico è trascurabile, il primo protone ionizzabile determina il pH della soluzione.

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Gli acidi sono classificati in base al numero di protoni per molecola che possono cedere in una reazione. Acidi come HCl, HNO_3 e HCN che contengono u…