Tabla de Contenidos
Ένα διπρωτικό οξύ είναι ένα οξύ Brønsted και Lowry που έχει δύο ιονίσιμα άτομα υδρογόνου . Δηλαδή, είναι ένα οξύ ικανό να δώσει δύο πρωτόνια όταν διαλύεται στο νερό ή όταν αντιδρά με δύο μόρια μιας βάσης. εξ ου και το όνομά του. Στην πραγματικότητα, το di- είναι ένα πρόθεμα που σημαίνει 2, ενώ το protic αναφέρεται στο πρωτόνιο, με άλλα λόγια, το κατιόν που σχηματίζει το άτομο υδρογόνου χάνοντας το μοναδικό του ηλεκτρόνιο.
Τα διπρωτικά οξέα μπορεί να είναι τόσο ισχυρά όσο και αδύναμα, αν και η συντριπτική πλειοψηφία είναι αδύναμα οξέα. Ακόμη και στις λίγες περιπτώσεις που είναι ισχυρά, όπως το θειικό οξύ, μόνο η πρώτη διάσταση είναι ισχυρή, ενώ η δεύτερη είναι ασθενής.
Λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω, η συντριπτική πλειονότητα των διπρωτικών οξέων έχει δύο σταθερές ιονισμού ή σταθερές διάστασης οξέος, Ka1 και Ka2 .
Γενικός τύπος διπρωτικών οξέων
Υπάρχουν πολλά παραδείγματα διπρωτικών οξέων με ευρέως ποικίλους χημικούς τύπους. Ωστόσο, στο πλαίσιο του υπολογισμού του pH ή άλλων υπολογισμών που σχετίζονται με την ισορροπία οξέος-βάσης, συνήθως αντιπροσωπεύονται από τον γενικό τύπο H 2 A , όπου το Α αντιπροσωπεύει το ανιόν που σχηματίζεται όταν το οξύ χάνει και τα δύο πρωτόνια. Το ανιόν Α μπορεί να είναι τόσο απλό όσο ένα θειούχο ιόν και τόσο σύνθετο όσο ένα οργανικό ιόν με δεκάδες άτομα.
Οξεοβασική ισορροπία διπρωτικών οξέων
Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, τα περισσότερα διπρωτικά οξέα είναι αδύναμα και σπάνια έχουν τόσο ισχυρή όσο και ασθενή διάσταση. Αυτό υπογραμμίζει το γεγονός ότι το να υπάρχουν δύο ιονίσιμα πρωτόνια δεν σημαίνει ότι τα διπρωτικά οξέα τα δίνουν ταυτόχρονα. Στην πραγματικότητα, η διάσταση είναι μια διαδικασία διαδοχικής απώλειας πρωτονίων που περιλαμβάνει, στην περίπτωση των διπρωτικών οξέων , δύο χημικές ισορροπίες και επομένως δύο σταθερές διάστασης οξέος Ka1 και Ka2 . Οι αντίστοιχες αναστρέψιμες χημικές αντιδράσεις παρουσιάζονται παρακάτω:
1η διάσταση διπρωτικού οξέος
2η διάσταση διπρωτικού οξέος
Υπολογισμός pH διαλυμάτων διπρωτικών οξέων
Ο υπολογισμός του pH και της συγκέντρωσης όλων των ειδών που υπάρχουν σε ένα διάλυμα διπρωτικού οξέος, δεδομένης της αρχικής ή αναλυτικής συγκέντρωσης του, συνεπάγεται την ταυτόχρονη επίλυση των ιοντικών ισορροπιών που φαίνονται παραπάνω. Αυτοί οι τύποι προβλημάτων είναι αρκετά πολύπλοκοι, αφού αυτές οι δύο ισορροπίες συνδέονται τόσο μέσω της συγκέντρωσης των πρωτονίων (H + ) στο διάλυμα όσο και μέσω της συγκέντρωσης της συζυγούς βάσης του αρχικού οξέος (HA – ).
Όπως φαίνεται στις εξισώσεις και των δύο σταθερών ισορροπίας, υπάρχουν συνολικά 4 άγνωστοι που μπορούν να βρεθούν και αυτοί είναι [H 2 A], [HA – ], [A 2- ] και [H + ]. Δεδομένου ότι έχουμε μόνο δύο εξισώσεις (τις δύο σταθερές ισορροπίας), χρειάζονται δύο επιπλέον ανεξάρτητες εξισώσεις για να μπορέσουμε να λύσουμε αυτό το είδος προβλήματος. Οι αναλυτικοί χημικοί ονομάζουν αυτές τις εξισώσεις ισοζύγιο μάζας και ισοζύγιο ηλεκτρικών φορτίων, οι οποίες για αυτήν την περίπτωση δίνονται από:
Ισορροπία μάζας
Αυτή η εξίσωση εκφράζει ότι η συνολική συγκέντρωση ενός διπρωτικού οξέος, που ονομάζεται επίσης αναλυτική συγκέντρωση (C a ), κατανέμεται μεταξύ όλων των ιονισμένων και μη ιονισμένων ειδών του οξέος, δηλαδή, H 2 A, HA – και A 2- .
εξισορρόπηση φορτίου
Αυτή η εξίσωση από την πλευρά της εκφράζει την συνθήκη ουδετερότητας της λύσης. Δεδομένου ότι το διάλυμα πρέπει να είναι ουδέτερο, το άθροισμα όλων των θετικών φορτίων που προέρχονται από όλα τα κατιόντα που υπάρχουν στο διάλυμα (στην περίπτωση αυτή μόνο τα πρωτόνια) πρέπει να εξισορροπηθεί από τα αρνητικά φορτία από όλα τα ανιόντα.
Ο συνδυασμός των εξισώσεων για τα K a1 , K a2 , τη σταθερά διάστασης του νερού (K w ), το ισοζύγιο μάζας και το ισοζύγιο φορτίου, παρέχει μια εξίσωση που μας επιτρέπει να βρούμε τη συγκέντρωση των πρωτονίων και, από εκεί, αυτή του όλα τα άλλα είδη σε ισορροπία. Αυτή είναι μια επίπονη και περίπλοκη διαδικασία που ξεφεύγει από το πεδίο εφαρμογής αυτού του άρθρου. Ωστόσο, μπορεί να λυθεί περίπου παραμελώντας τη δεύτερη διάσταση και λαμβάνοντας υπόψη μόνο την πρώτη.
Παραδείγματα Διπρωτικών Οξέων
Παρακάτω είναι μερικά παραδείγματα κοινών διπρωτικών οξέων. Στις περιπτώσεις των οργανικών οξέων πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι μόνο τα υδρογόνα των καρβοξυλομάδων είναι ιονίσιμα, άρα αυτά που συνδέονται άμεσα με άτομα άνθρακα δεν λαμβάνονται υπόψη ως πρωτόνια.
Θειικό οξύ (H 2 SO 4 )
Ανθρακικό οξύ (H 2 CO 3 )
Τερεφθαλικό οξύ (HOOC-C 6 H 4 -COOH)
Άλλα διπρωτικά οξέα
- Χρωμικό οξύ ( H 2 CrO 4 )
- Οξαλικό οξύ ( H 2 C 2 O 4 )
- Βουτενοδιοϊκό οξύ ( HOOC -CH=CH- COOH )
- Υδρόθειο ( H 2 S)
- Υδρογόνο τελλουρικό οξύ ( H 2 Te)
- Σελενυδρικό οξύ ( H2Se )
βιβλιογραφικές αναφορές
▷ Διπρωτικό οξύ : ορισμός , τύπος και παραδείγματα . (2020, 29 Οκτωβρίου). μελετώντας. https://estudyando.com/acido-diprotico-definicion-formula-y-ejemplos/
ΔΙΠΡΩΤΙΚΑ ΚΑΙ ΠΟΛΥΠΡΩΤΙΚΑ ΟΞΕΑ – Βασικές έννοιες . (ν). Dawn-temuco. https://www.amanecer-temuco.cl/wp-content/uploads/2020/05/4-Acidos-diproticos-y-poliproticos-Conceptos-basicos.pdf
Campillo, N. (2011). ΟΓΚΟΜΕΤΡΙΕΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΚΑΙ ΟΞΕΒΑΣΗΣ . Πανεπιστήμιο της Μούρθια. https://www.um.es/documents/4874468/11830096/tema-5.pdf/e9fc6f0c-2d0d-4bca-8b07-6e1f03ff7c30
Chang, R. (2021). Χημεία (11η έκδ .). ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ MCGRAW HILL.
Παραδείγματα Διπρωτικών Οξέων . (2015, 8 Οκτωβρίου). Químicas.net. https://www.quimicas.net/2015/05/ejemplos-de-acidos-diproticos.html
Libretexts. (2020, 30 Οκτωβρίου). 14.5: Πολυπρωτικά οξέα . Ισπανικά LibreTexts. https://espanol.libretexts.org/Quimica/Libro%3A_Quimica_General_(OpenSTAX)/14%3A_Equilibrio_de_acido-base/14.5%3A_Acidos_poliproticos
