15.12
플루오르화 수소산과 같은 일양성자 산은 단일 이온화 양성자를 포함합니다. 이와는 대조적으로 다양성자산에는 둘 이상의 이온화 양성자가 포함되어 있습니다. 예를 들어 아황산은 두 개의 이온화 양성자를 가지고 있고 인산은 세 개를 가지고 있습니다.
다양성자산은 순차적으로 각각의 양성자를 잃게 되며 각각의 반응에는 자체의 Ka가 있습니다. 음전하가 양성자와 음이온 사이의 결합 강도를 증가시키기 때문에 음전하를 띤 분자보다 중성 분자에서 양성자를 제거하기가 더 쉽습니다. 따라서 인산의 경우 첫 번째 양성자 Ka1을 제거하기 위한 Ka가 Ka3보다 더 큰 두 번째 Ka2보다 더 큽니다.
Ka1이 후속 Ka의 최소 1, 000배인 경우 다양성자산의 pH는 첫 번째 반응만 사용하여 결졍할 수 있습니다. 예를 들어 0.050 몰 아스코르브산 용액의 pH는 Ka1과 ICE 표를 사용하여 결정할 수 있습니다. 아스코르브산은 물에 용해되면 하이드로늄과 아스코르브 이온으로 해리됩니다.
이 반응의 Ka1은 8 10⁻⁵이고 하이드로늄의 농도와 아스코르네이트 모노아니온의 농도를 곱하고 아스코르브산의 농도로 나눈 값과 같습니다. 이 반응에 대해 초기 농도 및 평형 농도를 포함한 ICE 표를 준비할 수 있습니다. x의 값이 작기 때문에 0.050 빼기 x는 근사적으로 0.050과 거의 같습니다.
이 값을 Ka1의 식에 대입하면 x의 값은 0.0020 몰과 같으며 이것은 아스코르브산의 초기 농도의 4 퍼센트에 불과합니다. 따라서 근사치는 유효합니다. 용액의 pH는 2.70입니다.
반응의 두 번째 단계에서 생성된 아스코르브산염 다이어나이온의 농도도 Ka2와 ICE 표를 사용하여 계산할 수 있습니다. Ka2는 1.6 10⁻¹²이며 하이드로늄의 농도와 아크로나이트 다이어나이온의 농도를 곱하고 아크로나이트 모노음이온의 농도로 나눈 값으로 표현할 수 있습니다. 이 반응의 경우 ICE 표는 첫 번째 반응인 0.002 몰의 아스코르브산염 모노음이온과 하이드로늄의 초기 농도가 기록됩니다.
x의 값이 작기 때문에 아스코르브산염 모노음이온과 하이드로늄의 평형 농도에서는 생략할 수 있습니다. Ka2 식에 이 값을 대입하여 풀면 x는 1.6 10⁻¹² 몰이 됩니다. x가 0.002 몰의 5 퍼센트 미만이기 때문에 근사치는 유효합니다.
아스코르브산 해리의 두 번째 단계에서 생성된 하이드로늄 이온의 농도는 무시할 수 있기 때문에 첫 번째 이온화 양성자로 용액의 pH를 결정합니다.
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