PH和磷酸电离产物

题目

PH和磷酸电离产物
当PH分别是4、10和13时,溶液里磷酸根的种类是哪些?
怎么从pka角度分析?

答案

当pH逐渐增大时,磷酸及磷酸二氢根、磷酸一氢根离子的电离度都会逐渐增大.
在无机化学中,pH与一对儿共轭酸碱对浓度比的关系：
pH＝pKa－lg[共轭酸]/[共轭碱]
所以,当共轭酸的浓度等于共轭碱的浓度时,pH＝该共轭酸的pKa
磷酸的三个电离常数负对数（pKa）分别为：2.1,7.2,12.3
也就是说当pH＝2.1时,磷酸分子和磷酸二氢根的浓度相等的.
当pH＝7.2时,磷酸二氢根与磷酸一氢根的浓度是相等的.
pH＝12.3时,磷酸一氢根与磷酸根的浓度是相等的.
可以大约知道pH＝4、10和13时,分别主要是磷酸二氢根,磷酸一氢根,磷酸根.
分析化学中三元弱酸的分布公式为
M = [H+]^3+[H+]^2Ka1+[H+]Ka1Ka2+Ka1Ka2Ka3
x3 = [H3A]/c= [H+]^3/M
x2 = [H2A-]/c= [H+]^2Ka1/M
x1 = [HA2-]/c= [H+]Ka1Ka2/M
x0 = [A3-]/c=Ka1Ka2Ka3/M
其中x2表示磷酸二氢根,x1表示磷酸一氢根,x0表示磷酸根.
[H+]表示氢离子浓度,也就是10^(-pH)
Ka1=10^(-pKa1),Ka2=10^(-pKa2),Ka3=10^(-pKa3)
通过计算,可以得到
当pH＝4时,阴离子的种类主要是磷酸二氢根（占总含磷微粒的98.6%）
当pH＝10时,阴离子主要是磷酸一氢根（占总含磷微粒的99.4%）
当pH＝13时,阴离子主要是磷酸根（占总含磷微粒的83.1%）