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 Ka1 e Ka2. Le espressioni delle costanti di equilibrio sono:
Ka1 = [H3O+][HA–]/[H2A]
Ka2 = [H3O+ ][A2-]/[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 Ka1 = 4.3 · 10-7 e Ka2 = 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.