Polyprotische zuren

Monoprotische zuren bevatten, zoals fluorwaterstofzuur, bevatten een enkel ioniseerbaar proton. Daarentegen bevatten polyprotische zuren twee of meer ioniseerbare protonen. Zwavelig zuur heeft bijvoorbeeld twee ioniseerbare protonen en fosforzuur heeft er drie.

Een polyprotisch zuur verliest elk van zijn protonen opeenvolgend en elke reactie heeft zijn eigen Ka.Het is gemakkelijker om een proton uit een neutraal molecuul te verwijderen dan uit een die negatief geladen is, omdat de negatieve lading de sterkte van de binding tussen het proton en het anion vergroot. Daarom is voor fosforzuur de Ka voor de verwijdering van het eerste proton, Ka1, hoger dan het tweede, Ka2, dat hoger is dan Ka3. De pH van een polyprotisch zuur kan worden geschat door alleen de eerste reactie te gebruiken als Ka1 minstens duizend keer groter is dan de daaropvolgende Ka's.

De pH van een 0, 050 molaire ascorbinezuuroplossing kan bijvoorbeeld worden bepaald met behulp van de Ka1-en een ICE-tabel. Wanneer het wordt opgelost in water, valt ascorbinezuur uiteen in hydronium-en ascorbaat-ionen. De Ka1 voor deze reactie is 8 10⁻⁵ en is gelijk aan de concentratie van hydronium maal de concentratie van ascorbaatmonoanion, gedeeld door de concentratie van ascorbinezuur.

Voor deze reactie kan een ICE-tabel worden opgesteld met de begin-en evenwichtsconcentraties. Vanwege de kleine waarde van x is 0, 050 min x ongeveer gelijk aan 0, 050. Door deze waarden in de uitdrukking voor Ka1 te vervangen, is de waarde voor x gelijk aan 0, 0020 molair, wat slechts 4%is van de aanvankelijke concentratie van ascorbinezuur.

De benadering is dus geldig. De pH van de oplossing is gelijk aan 2, 70. De concentratie van ascorbaatdianion gevormd in de tweede stap van de reactie kan ook worden berekend met Ka2 en een ICE-tabel.

Ka2 is gelijk aan 1, 6 10⁻¹² en kan worden uitgedrukt als de concentratie van hydronium maal de concentratie van ascorbaatdianion gedeeld door de concentratie van ascorbaatmonoanion. Voor deze reactie wordt de ICE-tabel ingevuld met de beginconcentratie van ascorbaatmonoanion en hydronium uit de eerste reactie, 0, 002 molair. Vanwege de kleine waarde van x kan het worden weggelaten uit de evenwichtsconcentraties van ascorbaatmonoanion en hydronium.

Na het vervangen van deze waarden in de Ka2-uitdrukking en het oplossen, is x 1, 6 10⁻¹² molair. Omdat x minder is dan 5%van 0, 002 molair, is de benadering geldig. Aangezien de concentratie van hydronium-ionen die werden gegenereerd tijdens de tweede stap van ascorbinezuur-dissociatie verwaarloosbaar is, bepaalt het eerste ioniseerbare proton de pH van de oplossing.