Back to chapter

16.9:

Titratie van een Polyprotisch Zuur

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Titration of a Polyprotic Acid

Languages

Share

Een polyprotisch zuur bevat meerdere ioniseerbare protonen, die elk in een afzonderlijke stap uiteenvallen. Het verlies van elk proton heeft een andere Ka en elke volgende zuurconstante is zwakker dan de vorige. Zwavelig zuur heeft bijvoorbeeld twee ioniseerbare protonen.Ka1 voor de dissociatie van het eerste proton is 1, 6 10⁻², terwijl Ka2 voor de dissociatie van het tweede proton 6, 4 10⁻⁸ is. Als zwavelig zuur wordt getitreerd met een sterke base, zoals natriumhydroxide, wordt het eerste ioniseerbare proton aanvankelijk verwijderd, waarbij waterstofsulfietionen worden gegenereerd. Dit deel van de titratiecurve is vergelijkbaar met dat van een zwak monoprotisch zuur en een sterke base.Het heeft een equivalentiepunt en de pH van de oplossing op het halve equivalentiepunt is gelijk aan pKa1. Naarmate er meer base wordt toegevoegd, neutraliseert het het tweede ioniseerbare proton. Omdat de concentratie van waterstofsulfietion gelijk is aan het oorspronkelijke zwavelzuur, is dezelfde hoeveelheid base nodig om het te neutraliseren.Daarom zijn twee mol base nodig om één mol diprotisch zuur volledig te neutraliseren. De titratiecurve voor de tweede neutralisatiestap heeft ook een tweede halve equivalentiepunt, waar de pH van de oplossing gelijk is aan pKa2, en een tweede equivalentiepunt, dat in het basisgebied ligt. Evenzo heeft de curve voor de titratie van triprotisch fosforzuur met een sterke base drie equivalentiepunten.Daarom is tijdens de titratie van zwak polyprotisch zuur het aantal equivalentiepunten dat wordt gegenereerd in de titratiecurve gelijk aan het aantal aanwezige ioniseerbare protonen, zolang het verschil tussen de Ka-waarden van de ioniseerbare protonen meer dan tienduizendvoud is.

16.9:

Titratie van een Polyprotisch Zuur

A polyprotic acid contains more than one ionizable hydrogen and undergoes a stepwise ionization process.  If the acid dissociation constants of the ionizable protons differ sufficiently from each other, then the titration curve for such polyprotic acid generates a distinct equivalence point for each of its ionizable hydrogens. Therefore, titration of a diprotic acid results in the formation of two equivalence points, whereas the titration of a triprotic acid results in the formation of three equivalence points on the titration curve.

Carbonic acid, H2CO3, is an example of a weak diprotic acid. The first ionization of carbonic acid yields hydronium ions and bicarbonate ions in small amounts.

First ionization:

Eq1

The bicarbonate ion can also act as an acid. It ionizes and forms hydronium ions and carbonate ions in even smaller quantities.

Second ionization:

Eq2

The Ka1 is larger than the Ka2 by a factor of 104. Therefore, when H2CO3 is titrated with a strong base like NaOH, it produces two distinct equivalence points for each ionizable hydrogen.

Phosphoric acid, a triprotic acid, ionizes in three steps:

First ionization:

Eq3

Second ionization:

Eq4

Third ionization:

Eq5

When H3PO4 is titrated with a strong base like KOH, it produces three equivalence points for each ionizable hydrogen. However, as HPO42− is a very weak acid, the third equivalence point is not easily discernible on the titration curve.

This text is adapted from Openstax, Chemistry 2e, Section 14.5: Polyprotic Acids.