5.8. Grafické znázorňování protolytických rovnováh

Rovnovážné složení protolytického systému lze vyjádřit graficky. Graf je názorný, umožňuje rozlišit převažující a zanedbatelné součásti systému v daných experimentálních podmínkách, a tím zjednodušit výpočty.

5.8.1. Distribuční diagramy

Znázorňují závislost poměrného zastoupení součástí rovnovážného systému na proměnné řídící veličině, kterou v případě acidobazických rovnováh je pH. Diagramy jsou tvořeny distribučními křivkami δ_i = f(pH), kde distribuční koeficient δ_i je nepojmenované číslo (někdy udávaný v procentech).

A. Jednosytné slabé kyseliny

Frakce kyseliny je určena distribučním koeficientem δ_HA:

   (88)

Frakce konjugované zásady δ_A:

   (89)

Obr. 1. Distribuční diagram systému kyseliny octové (pH_HAc = 4,755)
Výpočet rovnovážných koncentrací složek při pH 5,5 (čárkovaná svislá čára) a c_HAc = 0,1 mol·l^-1:
δ_HAc = 0,152; δ_Ac^- = 0,848; [HAc] = 0,0152 mol·l^-1; [Ac^-] = 0,0848 mol·l^-1

Při pH vně intervalu (pK_HA – 2) ≤ pH ≤ (pK_HA + 2) je v roztoku přítomna pouze jedna acidobazická forma systému. Průsečík křivek při δ_i = 0,5 vypovídá, že v tomto bodě pH = pK_HA. Koncentrace jednotlivých složek při určitém pH se podle (88) a (89) vypočítají jako součin distribučního koeficientu a celkové koncentrace kyseliny ([H_iA] = δ_i · c_HA).

B. Dvojsytné (vícesytné) kyseliny

U dvojsytné kyseliny probíhají podle acidity dvě rovnováhy:

H₂A + H₂O H₃O⁺ + HA^-     K₁ = [H₃O⁺][HA^-]/[H₂A]

HA^- + H₂O H₃O⁺ + A^2-     K₂ = [H₃O⁺][A^2-]/[HA^-]

Celková koncentrace kyseliny:

Frakce jednotlivých složek systému:

   (90)

   (91)

   (92)

Distribuční koeficienty lze také vypočítat pomocí koeficientu protonizace α_A(H) konjugované báze:

   (93)

   (94)

   (95)

   (96)

resp.

   (97)

Je-li poměr dvou sousedních disociačních konstant K_j/K_j+1 ≥ 10⁴ (pK_j+1 – pK_j ≥ 4), jednotlivé disociační rovnováhy se vzájemně neovlivňují a lze je posuzovat izolovaně. Při pH vně intervalu (pK_j – 2) ≤ pH ≤ (pK_j + 2) se v roztoku nachází pouze jedna protolytická forma (δ_i = 1).