La determinazione della curva di titolazione di un acido diprotico è fondamentale per comprendere il suo comportamento in soluzione. La procedura è basata sulle reazioni di dissociazione dell’acido, specificamente:
H2A + OH- → HA- + H2O regolata da Ka1
HA- + OH- → A2- + H2O regolata da Ka2
Rappresentando la frazione di H2A titolata complessivamente come φ (ad esempio, φ=0.5 al primo punto equivalente e φ=1 al secondo), è possibile individuare i punti salienti della curva di titolazione di un acido diprotico come:
Il punto iniziale, prima dell’aggiunta del titolante.
Il punto a metà della titolazione dell’acido (φ=0.25).
Il primo punto equivalente, coincidente con la formazione della quantità stechiometrica di HA- (φ=0.50).
Il punto a metà della titolazione di HA- (φ=0.75).
Il secondo punto equivalente, coincidente con la formazione della quantità stechiometrica di A2- (φ=1).
Nel caso in cui Ka1 ≫ Ka2, i calcoli dei punti sopra elencati possono essere ottenuti mediante le seguenti formule:
Per il calcolo del punto iniziale, trascurando la seconda dissociazione dell’acido: pH = ½ pKa1 – ½ log CH2A
Il punto a metà della titolazione di H2A si ottiene applicando la formula: pH = pKa1
Il primo punto equivalente corrisponde alla formazione di HA- puro e pertanto si applica l’equazione: pH = ½ pKa1 + ½ pKa2
Il punto a metà della titolazione di HA- si ottiene applicando la formula: pH = pKa2
Il secondo punto equivalente corrispondente alla soluzione di A2- si calcola applicando l’equazione: pH = 7 + ½ pKa2 + ½ log CA2-
Inoltre, viene fornito un esempio svolto di determinazione dei punti salienti della titolazione di acido ftalico 0.1 M avente pKa1=2.95 e pKa2=5.41. Successivamente, vengono forniti i calcoli per i punti intermedi intorno a φ=0.25 e φ=0.75 come complemento alla curva di titolazione.
Infine, vengono fornite indicazioni sull’applicabilità delle approssimazioni introdotte nel caso della curva di titolazione di un acido biprotico. In particolare, queste approssimazioni sono valide solo se Ka1 ≫ Ka2; altrimenti, il pH intorno al primo punto equivalente potrebbe risultare fortemente alterato. A tal fine, è necessario che Ka1/Ka2 > 10^-3 per ottenere una curva utilizzabile a scopi analitici.
In conclusione, la comprensione della curva di titolazione di un acido diprotico e delle relative formule di calcolo è fondamentale per l’analisi e il controllo delle soluzioni acide. Questo permette di ottenere informazioni importanti sulle proprietà dell’acido in questione e sul comportamento della soluzione in diverse fasi di titolazione.