Concentrazioni all’equilibrio di un acido diprotico

Concentrazioni all’equilibrio di un acido diprotico

Gli acidi diprotici, quali l’acido solforico H₂SO₄, l’acido carbonico H₂CO₃, l’acido solforoso H₂SO₃, l’acido solfidrico H₂S, l’acido cromico H₂CrO₄ e l’acido ossalico H₂C₂O₄, possono liberare due protoni.

Equilibrio di dissociazione

Un acido diprotico è soggetto a due equilibri di dissociazione regolati dalle costanti di equilibrio K_a1 e K_a2. Le espressioni delle costanti di equilibrio sono:

K_a1 = [H₃O⁺][HA^–]/[H₂A]

K_a2 = [H₃O⁺ ][A^2-]/[HA^–]

Solitamente, la costante di prima ionizzazione è notevolmente maggiore rispetto a quella di seconda ionizzazione.

Calcolo delle concentrazioni all’equilibrio

Il calcolo delle concentrazioni delle specie all’equilibrio può essere ottenuto attraverso l’applicazione dei principi di dissociazione. In caso la prima costante di ionizzazione sia maggiore della seconda di almeno 20 volte, è possibile trattare la prima ionizzazione separatamente, semplificando così il procedimento.

Esempio

Ad esempio, per calcolare le concentrazioni delle specie presenti all’equilibrio di una soluzione 0.033 M di acido carbonico con K_a1 = 4.3 · 10^-7 e K_a2 = 5.6 · 10^-11, vengono considerati i due equilibri di dissociazione.

I.C.E. chart

Applicando il metodo I.C.E. chart relativo al primo equilibrio, otteniamo le concentrazioni delle specie a seguito delle reazioni e lo stesso processo è utilizzato per determinare le concentrazioni relative al secondo equilibrio.

Considerazioni

Per semplificare la risoluzione dei problemi riguardanti acidi diprotici, è possibile assumere che all’equilibrio la concentrazione dell’acido indissociato sia uguale alla concentrazione iniziale. Le concentrazioni di H₃O⁺ e della base coniugata dell’acido indissociato possono essere ottenute considerando solo il primo equilibrio.