Поведение сильных и слабых многоосновных кислот в водных растворах

1. Сильные многоосновные кислоты (H_nX) в водных растворах диссоциируют полностью по уравнению:

H_nX → nH ⁺ + X^n-

следовательно: [Н⁺] = n C(H_nX) и рН = -lgn C(H_nX)

Пример сильной двухосновной кислоты – серная кислота H₂SO₄. Например, в 0,1 М растворе H₂SO₄:

H₂SO₄ → 2H ⁺ + SO₄ ^2- рН = -lg2 C(H₂SO₄) = -lg0,2 = 0,7.

2. Слабые многоосновные кислоты (H_nA) в водных растворах диссоциируют ступенчато и каждой ступени диссоциации отвечает своя ступенчатая константа кислотной диссоциации K_ai. При этом величина каждой последующей константы превышает значение предыдущей. Например, для двухосновных слабых кислот Н₂А процессы диссоциации выглядят следующим образом:

I ступень: Н₂А ↔ Н⁺ + НА^- - первая константа диссоциации

II ступень: НА^- ↔ Н⁺ + А^2- - вторая константа диссоциации

K_a1 > K_a2, так как положительно заряженному иону водорода легче оторваться от нейтральной молекулы кислоты, чем от отрицательно заряженного гидроаниона.

В таблице приведены ступенчатые константы диссоциации некоторых двухосновных кислот:

Кислота
(щавелевая)
(угольная)
(сероводородная)

Формально суммарное уравнение диссоциации двухосновной слабой кислоты имеет вид:

Н₂А ↔ 2Н⁺ + А^2-

и ему соответствует общая (суммарная) константа кислотной диссоциации:

чье значение равно произведению ступенчатых констант диссоциации. Так как диссоциация многоосновной кислоты по первой ступени всегда протекает значительно сильнее, то и расчет рН в ее растворе проводится с использованием первой константы диссоциации и при условии, что а имеем

Тогда, если α < 0, то . .

При α > 0,1 для определения решают квадратное уравнение. Затем рассчитывают pH.

Равновесную концентрацию аниона [А^2-] находят из второй константы диссоциации кислоты:

Так как , то .

По первой ступени рассчитывается рН и в растворах других многоосновных кислот, например, трехосновных H₃PO₄, H₃AsO₄, H₃SbO₃ и т.д.