Qual è la concentrazione di equilibrio di C2O42− in una soluzione da 0.20 M di acido ossalico?

Per i scheda tecnica trovato su Chemistry Libretext,

#K_(a1)=5.6*10^(-2)# e #K_(a2)=1.5*10^(-4)# [1]

per la dissociazione del primo e del secondo protone quando l'acido ossalico #"C"_2 "H"_2 "O"_4# si dissolve in acqua a #25^"o" "C"# (#298*"K"#).

Costruire il #"RICE"# tabella (in moli per litro, #mol*dm^(-3)#o equivalentemente #"M"#) per la dissociazione del primo protone ossalico. Lasciare aumentare #"H"^+(aq)# concentrazione sia #x*mol*dm^(-3)#.

#color(grey)R" " "C"_2 "H"_2 "O"_4 (aq)rightleftharpoons "C"_2 "H" "O"_4^(-)(aq) + "H"^+(aq)#
#color(grey)(I)" " 0.20#
#color(grey)(C)" " " "-x " " +x" "+x#
#color(grey)(E)" "0.20-x " "x" "x#

Per definizione,

#K_(a1)=(["C"_2 "H" "O"_4^(-)(aq)] ["H"^+(aq)])/(["C"_2 "H"_2 "O"_4 (aq)])=5.6*10^(-2)#

La semplificazione dell'espressione deve fornire un'equazione quadratica circa #x#, risolvendo per #x# dà #["C"_2 "H" "O"_4^(-)]=x=8.13*10^(-2)*mol*dm^(-3)#
(scartare la soluzione negativa poiché le concentrazioni devono essere sempre maggiori o uguali a zero).

Ora costruisci un secondo #"RICE"# tavolo, per la dissociazione del secondo protone ossalico dall'anfiprotico #"C"_2 "H" "O"_4^(-)(aq)# ionico. Lascia che il cambiamento entri #"C"_2 "O"_4^(2-)(aq)# be #+y*mol*dm^(-3)#. Nessuna di queste specie era presente nella soluzione iniziale. (#K_w# è trascurabile) Quindi il inizialmente concentrazione di entrambi #"C"_2 "H" "O"_4 ^(-)# e #"H"^+# deve essere uguale a quello del equilibrio posizione del prima di tutto reazione di ionizzazione.

#color(grey)R" " "C"_2 "H" "O"_4 ^(-)(aq)rightleftharpoons "C"_2 "O"_4^(2-)(aq) + "H"^+(aq)#
#color(grey)(I)" " 8.13*10^(-2) " "0" "8.13*10^(-2)#
#color(grey)(C)" " " "-y " " +y" "+y#
#color(grey)(E)" "8.13*10^(-2)-y " "y" " 8.13*10^(-2)+y#

È ragionevole supporre che

a. #8.13 *10^(-2)-y~~8.13 *10^(-2)#,

b. #8.13 * 10^(-2)+y ~~8.13 * 10^(-2)# e
c. La dissociazione di #"C" _2 "H" "O"_4^(-)(aq )# #
pose neglectable influence on the equilibrium position of the first reaction
Given the fact that #K_ (a1) << K_ (a2) #

così
#K_(a2)=(["C"_2"O"_4^(2-)(aq)] ["H"^+(aq)])/(["C"_2 "H" "O"_4 ^(-)(aq)])=1.5*10^(-4)~~((cancel(8.13 *10^(-2)))*y)/(cancel(8.13 *10^(-2)))#

Quindi #["C"_2"O"_4^(2-)(aq)]=y~~K_(a2)=1.5cdot 10^(-4)]cdot molcdot dm^(-3)#

Riferimenti:
[1] E1: Costanti di dissociazione acida a 25 ° C, Chemistry LibreText, https://chem.libretexts.org/Reference/Reference_Tables/Equilibrium_Constants/E1%3A_Acid_Dissociation_Constants_at_25%C2%B0C