Determinazione delle costanti di un acido diprotico

Le costanti di equilibrio di un acido diprotico possono essere determinate tramite titolazione con una base forte. Si consideri l’acido diprotico H2A: esso si dissocia secondo i seguenti equilibri:

H2A + H2O ⇌ HA + H3O+

HA + H2O ⇌ A2- + H3O+

Questi equilibri sono regolati dalle due costanti Ka1 e Ka2 le cui espressioni sono rispettivamente:

Ka1 = [HA][ H3O+]/[H2A]   (1)

Ka2 = [A2-][ H3O+]/[HA]     (2)

Nel corso della titolazione il bilancio di massa e di carica viene mantenuto quindi la concentrazione totale di H2A è pari a:

[H2A]T = [H2A] + [HA] + [A2-]    (bilancio della massa)   (3)

Per scrivere il bilancio della carica si tiene presente che la somma delle concentrazioni delle specie cariche negativamente è pari alla somma delle specie cariche positivamente:

[HA] +2 [A2-] + [OH] = [Na+] + [H3O+]   (4)

Determinazione di Ka1

Il valore di Ka1 può essere calcolato dai dati della titolazione 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 scritte come:

[H2A]T = [H2A] + [HA]    (5)

[HA] = [Na+] + [H3O+]    (6)

Sostituendo nella (5) il valore di [HA] presente nella (6) si ha:

[H2A]T = [H2A] + [Na+] + [H3O+]   

Da cui:

[H2A] = [H2A]T – ([Na+] + [H3O+])  (7)

Sostituendo nella (1) il valore di [H2A] ricavato nella (7) e il valore di [HA] ricavato nella (6) si ha:

Ka1 = ([Na+] + [H3O+])[H3O+]/[H2A]T – ([Na+] + [H3O+])  (8)

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Author: Chimicamo

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