objetivo de aprendizaje
- Identificar las características clave que distinguen los ácidos polipróticos de los ácidos monoprotéticos.
puntos clave
- Los ácidos Polipróticos pueden perder dos o más protones ácidos; los ácidos dipróticos y los ácidos tripróticos son tipos específicos de ácidos polipróticos que pueden perder dos y tres protones, respectivamente.,
- Los ácidos Polipróticos muestran tantos puntos de equivalencia en las curvas de titulación como el número de protones ácidos que tienen; por ejemplo, un ácido diprótico tendría dos puntos de equivalencia, mientras que un ácido triprótico tendría tres puntos de equivalencia.
- para los ácidos polipróticos, el primer Ka es siempre el más grande, seguido por el segundo, etc.; Esto indica que los protones se vuelven sucesivamente menos ácidos a medida que se pierden.,
- Aunque la tendencia a perder cada protón ácido disminuye a medida que se pierden los siguientes, Todas las especies iónicas posibles existen en solución; para calcular su concentración fraccional, se pueden usar ecuaciones que se basan en constantes de equilibrio y la concentración de protones en solución.,hat contiene dentro de su estructura molecular dos átomos de hidrógeno por molécula capaces de disociar
- Punto de equivalenciael punto en el que un valorante agregado es estequiométricamente igual al número de moles en la sustancia de una muestra; la cantidad más pequeña de valorante necesaria para neutralizar completamente o reaccionar con el analito
- titulacióndeterminando la concentración de una sustancia en una solución agregando lentamente cantidades medidas de otra sustancia (a menudo con una bureta) hasta que se muestra una reacción completa
como su nombre sugiere que los ácidos polipróticos contienen más de un protón ácido., Dos ejemplos comunes son el ácido carbónico (H2CO3, que tiene dos protones ácidos y por lo tanto es un ácido diprótico) y el ácido fosfórico (H3PO4, que tiene tres protones ácidos y por lo tanto es un ácido triprótico).
Los ácidos Diprótico y poliprótico muestran perfiles únicos en experimentos de titulación, donde una curva de volumen de pH versus valorante muestra claramente dos puntos de equivalencia para el ácido; esto se debe a que los dos hidrógenos ionizantes no se disocian del ácido al mismo tiempo., Con cualquier ácido poliprótico, el primer protón más fuertemente ácido de la DMAE se disocia completamente antes de que el segundo protón más ácido incluso comience a disociarse.
ácidos Dipróticos
un ácido diprótico (aquí simbolizado por H2A) puede sufrir una o dos disociaciones dependiendo del pH. la disociación no ocurre toda a la vez; cada paso de disociación tiene su propio valor Ka, designado Ka1 y Ka2:
h_2a(aq) \rightleftharpones h^+(AQ) + ha^-(AQ) \quad\quad K_{A1}
ha^-(AQ) \Rightleftharpones h^+(AQ) + a^{2-}(AQ)\quad\quad K_{A2}
la primera constante de disociación es necesariamente mayor que la segunda ( i. e., Ka1 > Ka2); esto se debe a que el primer protón en disociarse es siempre el más fuertemente ácido, seguido en orden por el siguiente protón más fuertemente ácido., Por ejemplo, el ácido sulfúrico (H2SO4) puede donar dos protones en solución:
h_2so_4(aq)\rightarrow h^+(aq)+HSO_4^-(AQ)\quad\quad K_{A1}=\text{large}
HSO_4^-(aq)\rightleftharpones H^+(aq)+SO_4^-(AQ)\quad\quad K_{A2}=\text{small}
Este primer paso de disociación del ácido sulfúrico ocurrirá completamente, por lo que el ácido sulfúrico se considera un ácido fuerte; sin embargo, el segundo paso de disociación solo se disociará débilmente.,
ácidos Tripróticos
un ácido triprótico (H3A) puede sufrir tres disociaciones y por lo tanto tendrá tres constantes de disociación: Ka1>Ka2> Ka3., Tomemos, por ejemplo, los tres pasos de disociación del ácido triprótico común ácido fosfórico:
H_3PO_4(aq)\rightarrow h^+(aq)+H_2PO_4^-(AQ)\quad\quad K_{A1}=large
H_2PO_4^-(aq)\rightleftharpones H^+(aq)+HPO_4^{2-}(AQ)\quad\quad K_{A2}=small
hpo_4^{2-}\rightleftharpoons H^+(aq)+po_4^{3-}(AQ)\quad\quad K_{A3}=smallest
fractional concentration of conjugate base species
aunque la pérdida subsiguiente de cada ion de hidrógeno es menos favorable, todas las bases conjugadas de un ácido poliprótico están presentes hasta cierto punto en solución., El nivel relativo de cada especie depende del pH de la solución. Dado el pH y los valores de Ka para cada paso de disociación, podemos calcular la concentración fraccional de cada especie, α (Alfa). La concentración fraccional se define como la concentración de una base conjugada particular de interés, dividida por la suma de las concentraciones de todas las especies., Por ejemplo, un ácido diprótico genérico generará tres especies en solución: H2A, HA– y A2 -, y la concentración fraccional de HA–, que viene dada por:
\alpha=\frac{}{++}
la siguiente fórmula muestra cómo encontrar esta concentración fraccional de HA–, en la que se conocen el pH y las constantes de disociación ácida para cada paso de disociación:
