Come relazionare la concentrazione di ioni idrogeno e delle diverse specie in soluzione quando si tratta di acidi poliprotici come l’acido H2A? Inizialmente, è importante considerare che a pH bassi la forma protonata è predominante, mentre a pH alti prevale la forma deprotonata.
Analizziamo ora l’acido carbonico e le sue dissociazioni. Le costanti dei due equilibri sono definite come Ka1 = [HCO3-][H3O+]/[H2CO3] e Ka2 = [CO32-][H3O+]/[HCO3-].
La composizione della soluzione può essere espressa come la frazione in cui al numeratore si trova la concentrazione di una specie e al denominatore la somma delle concentrazioni delle altre specie. Questo concetto può essere esemplificato con X(H2CO3) = [H2CO3]/[H2CO3]+[HCO3-]+[CO32-], X(HCO3-) = [HCO3-]/[H2CO3]+[HCO3-]+[CO32-], X(CO32-) = [CO32-]/[H2CO3]+[HCO3-]+[CO32-].
Utilizzando Ka1, otteniamo [H2CO3]/[HCO3-] = [H3O+]/Ka1 e da Ka2, otteniamo [CO32-]/[HCO3-] = Ka2/[H3O+]. Sostituendo queste equazioni, si ottiene X(H2CO3) = [H3O+]^2 /[H3O+]^2 + [H3O+]Ka1 + Ka1Ka2, X(HCO3-) = [H3O+]Ka1/ [H3O+]^2 + [H3O+]Ka1 + Ka1Ka2, X(CO32-) = Ka1Ka2 /[H3O+]^2 + [H3O+]Ka1 + Ka1Ka2.
Questo metodo consente di determinare la composizione a qualsiasi valore di pH in presenza di acidi poliprotici.
