Kwasy poliprotonowe

Kwasy monoprotonowe, podobnie jak kwas fluorowodorowy, zawierają pojedynczy jonizowalny proton. Natomiast kwasy poliprotonowe zawierają dwa lub więcej jonizowalnych protonów. Na przykład kwas siarkowy ma dwa jonizowalne protony, a kwas fosforowy ma trzy.

Kwas poliprotonowy traci kolejno każdy ze swoich protonów, a każda reakcja ma swoje własne Kaa.

Łatwiej jest usunąć proton z obojętnej cząsteczki niż z cząsteczki naładowanej ujemnie, ponieważ ładunek ujemny zwiększa siłę wiązania między protonem a anionem.

Dlatego dla kwasu fosforowego K_a do usuwania pierwszego protonu, K_a1, jest wyższy niż drugi proton, K_a2, który jest wyższy niż K_a3.

pH kwasu poliprotonowego można oszacować tylko przy użyciu pierwszej reakcji, jeśli K_a1 jest co najmniej tysiąc razy większe niż jego kolejne Kára.

Na przykład pH 0,050 molowego roztworu kwasu askorbinowego można określić za pomocą jego K_a1 i tabeli ICE.

Po rozpuszczeniu w wodzie kwas askorbinowy dysocjuje na jony hydroniowe i askorbinianowe. K_a1 dla tej reakcji wynosi 8 × 10⁻⁵ i jest równe stężeniu hydronimu pomnożonemu stężeniu monoanionu askorbinianu podzielonemu przez stężenie kwasu askorbinowego.

Dla tej reakcji można przygotować tabelę ICE ze stężeniami początkowymi i równowagowymi. Ze względu na małą wartość x, 0,050 minus x jest w przybliżeniu równe 0,050.

Podstawiając te wartości do wyrażenia dla K_a1, wartość x jest równa 0,0020 mola, co stanowi tylko 4% początkowego stężenia kwasu askorbinowego. W związku z tym przybliżenie jest prawidłowe.

pH roztworu wynosi 2,70.

Stężenie dianionu askorbinianu powstającego w drugim etapie reakcji można również obliczyć za pomocą K_a2 i tabeli ICE.

K_a2 jest równe 1,6 × 10⁻¹² i można je wyrazić jako stężenie hydroniu razy stężenie dianionu askorbinianu podzielone przez stężenie monoanionu askorbinianu.

W przypadku tej reakcji tabelę ICE wypełnia się początkowym stężeniem monoanionu askorbinianu i hydroniu z pierwszej reakcji, 0,002 mola. Ze względu na małą wartość x można ją pominąć w stężeniach równowagowych monoanionu askorbinianu i hydroniu.

Po podstawieniu tych wartości w wyrażeniu K_a2 i rozwiązaniu, x wynosi 1,6 ×10⁻¹² zębów trzonowych.

Ponieważ x jest mniejsze niż 5% z 0,002 mola, przybliżenie jest prawidłowe.

Ponieważ stężenie jonów hydroniowych, które powstały podczas drugiego etapu dysocjacji kwasu askorbinowego, jest znikome, pierwszy jonizowalny proton określa pH roztworu.