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

Poliprotik Asitler

26K views03:38 min

Hidroflorik asit gibi monoprotik asitler, iyonlaşabilir tek bir proton içerir. Buna karşılık, poliprotik asitler iki veya daha fazla iyonlaşabilir proton içerir. Örneğin, sülfürik asit iki iyonlaşabilir protona sahiptir ve fosforik asit üç protona sahiptir.

Bir poliprotik asit, protonlarının her birini sırayla kaybeder ve her reaksiyonun kendi Ka'sı vardır. Bir protonu nötr bir molekülden çıkarmak, negatif yüklü bir molekülden daha kolaydır çünkü negatif yük, proton ile anyon arasındaki bağın gücünü artırır. Bu nedenle, fosforik asit için, ilk protonun çıkarılması için gerekli Ka değeri, yani Ka1, ikinci protondan yani Ka2'den yüksek, Ka2 ise Ka3'ten daha yüksektir.

Bir poliprotik asidin pH'ı, Ka1, sonraki Ka'larından en az bin kat daha büyükse, yalnızca ilk reaksiyon kullanılarak tahmin edilebilir. Örneğin, 0, 050 molar askorbik asit çözeltisinin pH'ı, Ka1 ve bir ICE tablosu kullanılarak belirlenebilir. Suda çözündüğünde askorbik asit, hidronyum ve askorbat iyonlarına ayrışır.

Bu reaksiyon için Ka1, 8×10⁻⁵'dir ve askorbik asit konsantrasyonuna bölünen hidronyum konsantrasyonu çarpı askorbat monoanyon konsantrasyonuna eşittir. Bu reaksiyon için başlangıç ve denge konsantrasyonları ile bir ICE tablosu hazırlanabilir. Küçük x değeri nedeniyle, 0, 050 eksi x yaklaşık 0, 050'ye eşittir.

Bu değerleri Ka1 ifadesine yerleştirerek, x için değer 0, 0020 molara eşittir ve bu, askorbik asidin başlangıç konsantrasyonunun sadece yüzde 4'üdür. Böylece yaklaşım geçerlidir. Çözeltinin pH'ı 2, 70'e eşittir.

Reaksiyonun ikinci aşamasında oluşan askorbat dianyon konsantrasyonu da Ka2 ve bir ICE tablosu kullanılarak hesaplanabilir. Ka2, 1, 6×10⁻¹²'ye eşittir ve hidronyum konsantrasyonu çarpı askorbat dianyon konsantrasyonunun askorbat monoanyon konsantrasyonuna bölümü olarak ifade edilebilir. Bu reaksiyon için, ICE tablosu, ilk reaksiyondan gelen 0, 002 molar olan askorbat monoanyon ve hidronyumun başlangıç konsantrasyonu ile doldurulur.

X'in küçük değeri nedeniyle askorbat monoanyon ve hidronyumun denge konsantrasyonlarından çıkarılabilir. Ka2 ifadesinde bu değerleri değiştirdikten ve çözdükten sonra, x 1, 6×10⁻¹² molar olur. X, 0, 002 moların yüzd 5'inden daha az olduğundan, yaklaşım geçerlidir.

Askorbik asit ayrışmasının ikinci aşaması sırasında oluşan hidronyum iyonlarının konsantrasyonu ihmal edilebilir olduğundan, birinci iyonlaşabilir proton çözeltinin pH'ını belirler.

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

Asitler, bir reaksiyonda vazgeçebilecekleri molekül başına proton sayısına göre sınıflandırılır. Her molekülde bir iyonlaşabilir hidrojen atomu içeren…