กรด-เบส (การไทเทรตกรดพอลิโปรติก)

2.3 การไทเทรตกรดพอลิโปรติก

            กรดโพลิโปรติกสามารถให้โปรตอน (H⁺) กับเบสได้มากกว่า 1 โปรตอน ตัวอย่างเช่น กรดซัลฟิวริก (H₂SO₄) เป็นกรดไดรโปรติก ให้โปรตอนได้ 2 ตัว กรดฟอสฟอริก (H₃PO₄) เป็นกรดไตรโปรติก ใหโปรตอนได้ 3 ตัว สมการแสดงภาวะสมดุลของกรดพอลิโปรติก สามารถเขียนได้ดังนี้

                        H₂M   +    H₂O    H₃O⁺    +  HM^-

                        HM^-    +   H₂O    H₃O⁺    +  M^2-

            H₂M  เป็นกรดไดโปรติก มีค่าคงที่การแตกตัว  K₁ และ K₂ ในการไทเทรตกรไดโปรติกนี้กับเบสกรดจะทำปฏิกิริยากับเบสเป็น  2  ขั้นด้วยกัน และมีจุดสมมูลเกิดขึ้น 2 จุดด้วยกัน

*                จุดสมมูลที่หนึ่ง  โปรตอนตัวแรกทำปฏิกิริยาพอดีกับเบส

*                จุดสมมูลที่สอง  โปรตอนตัวที่สองทำปฏิกิริยาพอดีกับเบส

            ความเข้มข้นของ H⁺ ในสารละลาย หรือ pH ของสารละลายจะขึ้นอยู่กับค่า K₁ และ K₂ ในการไทเทรตกรดพอลิโปรติกนี้ ถ้า   <  10³ จะเกิดความคลาดเคลื่อนได้ โดยเฉพาะที่จุดสมมูลที่หนึ่ง

            กรดฟอสฟอริก (H₃PO₄) ซึ่งเป็นกรดไตรโปรติก K₁ = 7.11 x 10^-3 , K₂ = 6.34 x 10^-8 , K₃ = 4.2 x10^-13 อัตราสว่นของ K₁/K₂  ประมาณ  10⁵ ทำให้เห็นจุดสมมูลทั้งสองได้ชัดเจน แต่การแตกตัวของโปรตอนตัวที่ 3 มีค่าน้อย ทำให้ไม่สามารถเห็นจุดสมมูลสุดท้ายได้

            กรดซัลฟิวริก (H₂SO₄) ซึ่งเป็นกรดไดโปรติกที่เป็นกรดแก่ สามารถแตกตัวได้ 100 % ในขั้นแรกและในขั้นที่สองก็แตกตัวได้ดีมาก (K = 10^-2) ความแรงของกรด H₂SO₄ และ HSO₄^- ไม่ต่างกันมากนัก ทำให้เห็นจุดสมมูลรวมกันเพียงจุดเดียว (รูปที่ 15.8 กราฟเส้น B)

            กรดออกซาลิก (HOOCCOOH)  K_a1  =  5.36 x 10^-2 , K_a2 = 5.42 x 10^-5 อัตราส่วนของ K₁/K₂ ประมาณ  10³ ทำให้จุดสมมูลจุดแรกไม่ชัดเจน แต่จุดสมมูลที่สองจะเห็นได้ชัดเจนและใช้ในการวิเคราะห์ปริมาณออกซาลิกได้