Los Ácidos Polipróticos

Los Ácidos Polipróticos son ácidos que en una disolución acuosa donan 3 o más protones H⁺ por cada molécula. Estos ácidos pueden ser tanto ácidos orgánicos como ácidos inorgánicos.
El ácido fosfórico H₃PO₄ es un ejemplo de ácido poliprótico ya que en disolución cada molécula dona 3 protones H⁺ en tres etapas:

1ª Etapa: H₃PO₄ → H⁺ + H₂PO₄^– 2ª Etapa:  H₂PO₄^– → H⁺ + HPO₄^-2 3ª Etapa:  HPO₄^-2 → H⁺ + PO₄^3- Por otra parte, los Ácidos Monopróticos son aquellos que en disolución acuosa donan solo un protón (como el HCl) y los Ácidos Dipróticos a los que donan 2 protones (como el H₂SO₄).

Ejemplos de Ácidos Polipróticos:

• H₃PO₄ Ácido Fosfórico
• H₃PO₃ Ácido Fosfóroso
• …

Constantes de Ionización de los Ácidos Polipróticos K_a1, K_a2 y K_a3:

Como vimos arriba, los Ácidos Polipróticos se pueden disociar en varias etapas (primera, segunda,…. ionizaciones) por lo que existirán varias constantes de ionización K_a,  K_a2, K_a3… Para el caso del Ácido Fosfórico:

1ª ionización (H3PO4 → H+ + H2PO4–)          Ka1 =	[H+] [H2PO4–]	·
	[H3PO4 ].

2ª ionización (H2PO4– → H+ + HPO42-)           Ka2 =	[H+] [HPO42–]	·
	[H2PO4–].

3ª ionización (HPO4-2 → H+ + PO43–)           Ka3 =	[H+] [PO43–]	·
	[HPO42–].

En los ácidos Polipróticos K_a1 > K_a2 > K_a3…

Ejercicio de Ácidos Polipróticos:

Ejercicio 1: calcular las concentraciones de [H⁺], [H₂PO₄^–], [HPO₄^2–], [PO₄^3–], en una disolución 0,05 M de H₃PO₄. Datos: K_a1 = 7,1 · 10^-3, K_a2 = 6,3 · 10^-8 y K_a3 = 4,5 · 10^-13.

Se supone que la práctica totalidad del H⁺ proviene de la primera ionización. Entonces, en la primera ionización el equilibrio de concentraciones es el siguiente:

 

H3PO4	↔	H+	+	H2PO4–
0,05 – x		x		x

Ka1 =	[H+] [H2PO4–]	=	x2	= 7,1 · 10-3
	[H3PO4 ] .		0,05 – x .

Suponemos que x es despreciable frente a 0,05 por lo que x² / 0,05 = 7,1 · 10^-3 → x = [H⁺] = [H₂PO₄^–] = 0,02

Para la segunda ionización:

Ka2 =	[H+] [HPO42–]	=	0,02 · [HPO42–]	= 6,3 · 10-8
	[H2PO4–] .		0,02 .

Por lo tanto [HPO₄^2–] = 6,3 · 10^-8

Para la tercera ionización:

Ka3 =	[H+] [PO43–]	=	0,02 · [PO43–]	= 4,5 · 10-13
	[HPO42–] .		6,3 · 10-8 .

Por lo tanto [PO₄^3–] = 5 · 10^-19

Clasificación General de los Ácidos:

Los ácidos se pueden clasificar según diferentes criterios expuestos a continuación.

• ÁCIDOS INORGÁNICOS O MINERALES:
  • Hidrácidos: compuestos binarios con fórmula HX, donde X es un no-metal (halógeno o anfígeno): HF ác. fluorhídrico HBr ác. bromhídrico, HCl ác. clorhídrico…

• • Oxácidos u Oxoácidos: compuestos ternarios con fórmula H_aX_bO_c, donde X es un no-metal o metal de transición: H₂SO₄ ác. sulfúrico  H₂SO₃ ác. sulfuroso  H₂CO₃ ác. carbónico…

• ÁCIDOS ORGÁNICOS:
  • Monocarboxílicos: compuesto orgánico con 1 grupo carboxilo (-COOH). CH₃CH₂CH₂COOH…
    
  • Dicarboxílicos: compuesto orgánico con 2 grupos carboxilo (-COOH). HOOC-(CH₂)-COOH…
  • Policarboxílicos: compuesto orgánico con más de 2 grupos carboxilo (-COOH). Ej: ácido cítrico
  • Sulfónicos: compuesto con fórmula R–S(=O)₂–OH donde R es una cadena carbonada. Ej: CH₃SO₂OH

• SEGÚN LA FUERZA DEL ÁCIDO:
  • Ácidos Fuertes: en disolución acuosa se disocia completamente (HA → H⁺ + A^–). HCl, H₂SO₄ …
  • Ácidos Débiles: en disolución acuosa se disocia parcialmente (HA ↔ H⁺ + A^–). CH₃COOH, HCN …
• SEGÚN ÁTOMOS DE H QUE DONAN:
  • Ácidos Monopróticos: capaces de donar 1 protón por molécula en la disociación. HCOOH, C₆H₅COOH
  • Ácidos Dipróticos: capaces de donar 2 protones por molécula en la disociación. H₂SO₄ …
  • Ácidos Polipróticos: capaces de donar más de 2 protones por molécula. H₃PO_{4 …}