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

Полипротонные кислоты

26.1K views03:38 min

Монопротонные кислоты, такие как плавиковая кислота, содержат единственный ионизируемый протон. Напротив, полипротонные кислоты содержат два или более ионизируемых протона. Например, сернистая кислота имеет два ионизируемых протона, а фосфорная кислота три.

Полипротонная кислота последовательно теряет каждый из своих протонов, и каждая реакция имеет свою собственную Ka.Из нейтральной молекулы легче удалить протон, чем из отрицательно заряженной, потому что отрицательный заряд увеличивает прочность связи между протоном и анионом. Следовательно, для фосфорной кислоты Ка для удаления первого протона, Ka1, выше, чем для второго, Ka2, которая выше, чем Ka3. pH полипротонной кислоты можно оценить, используя только первую реакцию, если Ka1 по крайней мере в тысячу раз больше, чем ее последующие Ka.Например, pH 0, 050 М раствора аскорбиновой кислоты можно определить с помощью его Ka1 и таблицы концентраций.

При растворении в воде аскорбиновая кислота диссоциирует на ионы гидроксония и аскорбата. Ka1 для этой реакции равна 8 10⁻⁵, и она равна концентрации гидроксония, умноженной на концентрацию моноаниона аскорбата, деленную на концентрацию аскорбиновой кислоты. Для этой реакции может быть составлена таблица концентраций с начальной и равновесной концентрациями.

Из-за небольшого значения x 0, 050 минус x примерно равно 0, 050. Подставляя эти значения в выражение для Ka1, значение x равно 0, 0020 моль, что составляет всего 4%от начальной концентрации аскорбиновой кислоты. Таким образом, приближение верно.

pH раствора равен 2, 70. Концентрация дианиона аскорбата, образующегося на второй стадии реакции, также может быть рассчитана с использованием Ka2 и таблицы концентраций. Ka2 равен 1, 6 10⁻¹², и его можно выразить как концентрацию гидроксония, умноженную на концентрацию дианиона аскорбата, деленную на концентрацию моноаниона аскорбата.

Для этой реакции таблица концентраций заполняется начальной концентрацией моноаниона аскорбата и гидроксония из первой реакции, 0, 002 моль. Из-за небольшого значения x его можно не включать в равновесные концентрации моноаниона аскорбата и гидроксония. После подстановки этих значений в выражение Ka2 и решения x составляет 1, 6 10⁻¹² моль.

Поскольку x меньше 5%от 0, 002 моль, приближение действительно. Поскольку концентрация ионов гидроксония, которые были образованы во время второй стадии диссоциации аскорбиновой кислоты, незначительна, первый ионизируемый протон определяет pH раствора.

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

Кислоты классифицируются по количеству протонов на молекулу, которые они могут отказаться в реакции. Кислоты, такие как HCl, HNО₃ и HCN, содержащие од…