Tabla de Contenidos
Kwas diprotonowy to kwas Brønsteda i Lowry’ego posiadający dwa jonizujące atomy wodoru . Oznacza to, że jest kwasem zdolnym do oddania dwóch protonów po rozpuszczeniu w wodzie lub w reakcji z dwiema cząsteczkami zasady; stąd jego nazwa. W rzeczywistości di- jest przedrostkiem, który oznacza 2, podczas gdy proton odnosi się do protonu, innymi słowy, kationu, który tworzy atom wodoru, tracąc swój jedyny elektron.
Kwasy diprotonowe mogą być zarówno mocne, jak i słabe, chociaż zdecydowana większość to słabe kwasy. Nawet w nielicznych przypadkach, w których są one silne, takich jak kwas siarkowy, tylko pierwsza dysocjacja jest silna, podczas gdy druga dysocjacja jest słaba.
W związku z powyższym zdecydowana większość kwasów diprotonowych ma dwie stałe jonizacji lub stałe dysocjacji kwasu, Ka1 i Ka2 .
Ogólny wzór kwasów diprotonowych
Istnieje wiele przykładów kwasów diprotonowych o bardzo różnych wzorach chemicznych. Jednak w kontekście obliczania pH lub innych obliczeń związanych z równowagą kwasowo-zasadową są one zwykle reprezentowane przez ogólny wzór H 2 A , gdzie A oznacza anion, który powstaje, gdy kwas traci oba protony. Anion A może być tak prosty jak jon siarczkowy i tak złożony jak jon organiczny z dziesiątkami atomów.
Równowaga kwasowo-zasadowa kwasów diprotycznych
Jak wspomniano powyżej, większość kwasów diprotonowych jest słabych i rzadko mają zarówno silną, jak i słabą dysocjację. Podkreśla to fakt, że posiadanie dwóch jonizowalnych protonów nie oznacza, że kwasy diprotonowe przekazują je jednocześnie. W rzeczywistości dysocjacja jest procesem sekwencyjnej utraty protonów, który obejmuje, w przypadku kwasów diprotonowych, dwie równowagi chemiczne, a zatem dwie stałe dysocjacji kwasu Ka1 i Ka2 . Odpowiednie odwracalne reakcje chemiczne przedstawiono poniżej:
Pierwsza dysocjacja kwasu diprotonowego
Druga dysocjacja kwasu diprotonowego
Obliczanie pH roztworów kwasów diprotycznych
Obliczenie pH i stężenia wszystkich form obecnych w roztworze kwasu diprotonowego, biorąc pod uwagę jego początkowe lub analityczne stężenie, wymaga jednoczesnego rozwiązania przedstawionych powyżej równowag jonowych. Tego typu problemy są dość złożone, ponieważ te dwie równowagi są połączone zarówno przez stężenie protonów (H + ) w roztworze, jak i przez stężenie sprzężonej zasady pierwotnego kwasu (HA – ).
Jak widać z równań obu stałych równowagi, w sumie do znalezienia są 4 niewiadome, a są to [H 2 A], [HA – ], [A 2- ] i [H + ]. Ponieważ mamy tylko dwa równania (dwie stałe równowagi), do rozwiązania tego typu problemu potrzebne są dwa dodatkowe, niezależne równania. Chemicy analitycy nazywają te równania bilansem masowym i bilansem ładunków elektrycznych, które w tym przypadku mają postać:
Bilans masy
To równanie wyraża, że całkowite stężenie kwasu diprotonowego, zwane również stężeniem analitycznym (C a ), rozkłada się na wszystkie zjonizowane i niezjonizowane rodzaje kwasu, mianowicie H 2 A, HA – i A 2- .
równoważenie obciążenia
Równanie to ze swej strony wyraża warunek neutralności roztworu. Ponieważ roztwór musi być obojętny, suma wszystkich ładunków dodatnich pochodzących od wszystkich kationów obecnych w roztworze (w tym przypadku tylko protonów) musi być zrównoważona przez ładunki ujemne wszystkich anionów.
Łącząc równania na K a1 , K a2 , stałą dysocjacji wody (Kw ) , bilans masowy i bilans ładunku, otrzymujemy równanie, które pozwala nam znaleźć stężenie protonów, a stamtąd wszystkie inne gatunki w równowadze. Jest to pracochłonny i skomplikowany proces, który wykracza poza zakres tego artykułu; można go jednak w przybliżeniu rozwiązać, pomijając drugą dysocjację i biorąc pod uwagę tylko pierwszą.
Przykłady kwasów diprotonowych
Poniżej znajduje się kilka przykładów typowych kwasów diprotycznych. W przypadku kwasów organicznych należy wziąć pod uwagę, że tylko wodory grup karboksylowych ulegają jonizacji, więc te, które są bezpośrednio przyłączone do atomów węgla, nie są brane pod uwagę jako protony.
Kwas siarkowy (H 2 SO 4 )
Kwas węglowy (H 2 CO 3 )
Kwas tereftalowy (HOOC-C 6 H 4 -COOH)
Inne kwasy diprotonowe
- Kwas chromowy ( H 2 CrO 4 )
- Kwas szczawiowy ( H 2 C 2 O 4 )
- Kwas butenodiowy ( HOOC -CH=CH- COOH )
- Siarkowodór ( H 2 S)
- Kwas wodorowo-telurowy ( H 2 Te)
- Kwas selenowodorowy ( H2Se )
Bibliografia
▷ Kwas diprotonowy : definicja , wzór i przykłady . (2020, 29 października). uczenie się. https://estudyando.com/acido-diprotico-definicion-formula-y-ejemplos/
KWASY DIPROTOWE I POLIPROTOWE – Pojęcia podstawowe . (nd). Świt-temuco. https://www.amanecer-temuco.cl/wp-content/uploads/2020/05/4-Acidos-diproticos-y-poliproticos-Conceptos-basicos.pdf
Campillo, N. (2011). OBJĘTOŚCI RÓWNOWAGOWE I KWASOWO-ZASADOWE . Uniwersytet w Murcji. https://www.um.es/documents/4874468/11830096/tema-5.pdf/e9fc6f0c-2d0d-4bca-8b07-6e1f03ff7c30
Chang, R. (2021). Chemia ( wyd . 11 ). EDUKACJA MCGRAW HILL.
Przykłady kwasów diprotonowych . (2015, 8 października). Quimicas.net. https://www.quimicas.net/2015/05/ejemplos-de-acidos-diproticos.html
Libretexty. (2020, 30 października). 14.5: Kwasy poliprotonowe . Hiszpańskie LibreTexty. https://espanol.libretexts.org/Quimica/Libro%3A_Quimica_General_(OpenSTAX)/14%3A_Equilibrio_de_acido-base/14.5%3A_Acidos_poliproticos
