酸碱平衡与滴定

多元酸

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想象一个人带着好几枚硬币,不是一次性全给出去,而是一枚一枚地递,先递出最容易割舍的那枚,最舍不得的那枚留到最后。多元酸对待它的氢离子就是这样:它有不止一个可给,并且一步一步地把它们放出去。

正式地说,多元酸是一种每个分子能给出不止一个氢离子的酸,它通过一连串接续的解离步骤释放这些氢离子,每一步都受自己的酸解离常数支配。第一个质子最容易脱出,所以第一个 Ka 最大;后面的每个质子都更难从一个越来越负的离子上拉走,所以常数随每一步而变小。能给出两个的叫二元酸,三个的叫三元酸。

这些酸之所以重要,是因为它们分步释放的方式使滴定曲线出现不止一个跳变,并让单一物质能在好几个不同的 pH 值处缓冲。一个诚实的提醒是:当各步的 pKa 值彼此接近时,这些步骤会重叠:只有当接续的 pKa 值拉开得足够远时,你才能看到清晰可辨的多个化学计量点,否则这些跳变就会彼此模糊成一片。

磷酸是三元酸,pKa 值约为 2.1、7.2 和 12.3;用碱滴定它会显出两个清晰的跳变,而第三个质子酸性太弱、给不出陡峭的终点,只能渐渐脱出。

彼此拉开的 pKa 值给出多个清晰的化学计量点。

每一步都有自己的 pKa,而且它们沿着序列总是递增,因为从一个已经带负电的离子上拉走质子更难。处于两个质子之间的物种,比如碳酸氢根,是两性的——它既能当酸又能当碱。

又称
polybasic acid多质子酸多質子酸