Determinazione delle costanti di un acido diprotico

Come determinare le costanti di un acido diprotico
La determinazione delle costanti di equilibrio di un acido diprotico può essere eseguita tramite titolazione. Le costanti di equilibrio di un acido diprotico come H2A possono essere determinate mediante titolazione con una base forte. Il composto H2A si dissocia secondo due equilibri regolati dalle costanti Ka1 e Ka2.

Le espressioni delle costanti sono:
– Ka1 = [HA-][ H3O+]/[H2A]
– Ka2 = [A2-][ H3O+]/[HA-]

Durante la titolazione, il bilancio di massa e di carica viene mantenuto. La concentrazione totale di H2A è pari a: [H2A]T = [H2A] + [HA-] + [A2-]

Per determinare Ka1, il valore può essere calcolato dopo aver aggiunto un volume di titolante pari a metà del volume corrispondente al primo punto equivalente, quando [HA-] è molto maggiore di [A2-] e [H3O+] è molto maggiore di [OH-]. In tali condizioni, le equazioni (3) e (4) possono essere semplificate.

Per determinare Ka2, è possibile calcolare tutte le specie presenti in soluzione alla metà del volume del primo punto equivalente, considerando che [HA-] sia molto maggiore di [H2A]. In questa regione si verifica l’equilibrio: [H2A]T = [HA-] + [A2-]

Per ulteriori informazioni sulla titolazione e la determinazione delle costanti di un acido diprotico, consulta la pagina [titolazioni esempi](https://chimica.today/stechiometria/titolazioni-esercizi-ed-esempi) su chimica.today.Calcoli e equazioni di un equilibrio chimico

Inoltre, in condizioni specifiche in cui [Na⁺] è molto maggiore di [H₃O⁺] e [H₃O⁺] è molto maggiore di [OH^–], l’equazione (4) può essere riscritta come:
[HA^–] +2 [A^2-]  = [Na⁺]   (10)

Pertanto, [HA^–] = – 2 [A^2-]  + [Na⁺].

Sostituendo il valore di [HA^–] nella (9), otteniamo:
[H₂A]_T =  – 2 [A^2-]  + [Na⁺]  + [A^2-]   = [Na⁺] – [A^2-]  (10)

Quindi, [A^2-] = – [H₂A]_T + [Na⁺]   (11).

Dalla (9) si ha [A^2-] = [H₂A]_T –  [HA^–]. Sostituendo tale valore nella (10) si ottiene:
[Na⁺] = [H₂A]_T + [A^2-] = [H₂A]_T + [H₂A]_T –  [HA^–] da cui:
[HA^–]= 2 [H₂A]_T – [Na⁺]  (12).

Sostituendo nella (2) i valori di [HA^–] e di [A^2-] ricavati nella (12) e nella (11), otteniamo:
K_a2 = [A^2-][ H₃O⁺]/[HA^–]     = (- [H₂A]_T + [Na⁺]  )[H₃O⁺]/2 [H₂A]_T – [Na⁺] .

Questi passaggi consentono di comprendere meglio le relazioni che emergono da calcoli e equazioni di un equilibrio chimico complesso.
Nel caso tu voglia approfondire l’argomento, puoi consultare le informazioni qui.