多価酸

フッ化水素酸のような一価酸は、イオン化可能なプロトンを1つ含んでいます。対照的に、ポリプロトン酸には2つ以上のイオン化可能なプロトンが含まれています。例えば、亜硫酸にはイオン化可能なプロトンが2つあり、リン酸には3つのイオン化可能なプロトンがあります。

ポリプロトン酸は、その各プロトンを順次失い、各反応は独自のKaを持っています。

負の電荷がプロトンと陰イオンとの間の結合の強度を増加させるため、負に帯電した分子よりも中性分子からプロトンを除去する方が簡単です。

したがって、リン酸の場合、最初のプロトンであるK_a1を除去するための_KAaは、K_a3よりも高い2番目のプロトンであるK_a2よりも高くなります。

ポリプロトン酸のpHは、K_a1がその後のKAの1000倍以上大きい場合、最初の反応のみを使用して推定できます。

たとえば、0.050モルのアスコルビン酸溶液のpHは、そのK_a1とICEテーブルを使用して決定できます。

アスコルビン酸は、水に溶解すると、ヒドロニウムイオンとアスコルビン酸イオンに解離します。この反応のK_a1は8 × ^10-5であり、ヒドロニウムの濃度にアスコルビン酸モノアニオンの濃度を掛けたものをアスコルビン酸の濃度で割ったものに等しくなります。

この反応のために、初期濃度と平衡濃度でICEテーブルを調製できます。x の値が小さいため、0.050 から x を引いた値は約 0.050 に等しくなります。

これらの値をK_a1の式に代入すると、xの値は0.0020モルに等しくなり、アスコルビン酸の初期濃度のわずか4%になります。したがって、近似は有効です。

溶液のpHは2.70に等しい。

反応の第2ステップで形成されるアスコルビン酸ジアニオンの濃度は、K_a2とICEテーブルを使用して計算することもできます。

K_a2 は 1.6 × ^10-12 に等しく、ヒドロニウムの濃度にアスコルビン酸ジアニオンの濃度を掛けたものをアスコルビン酸モノアニオンの濃度で割った値として表すことができます。

この反応では、ICEテーブルに、最初の反応からのアスコルビン酸モノアニオンとヒドロニウムの初期濃度である0.002モルで埋められます。xの値が小さいため、アスコルビン酸モノアニオンとヒドロニウムの平衡濃度から省略できます。

これらの値をK_a2式に代入して解くと、xは1.6 ×^10-12モルになります。

x は 0.002 モルの 5% 未満であるため、近似は有効です。

アスコルビン酸解離の第2ステップで生成されたヒドロニウムイオンの濃度はごくわずかであるため、第1のイオン化可能なプロトンが溶液のpHを決定します。