Kiến thức về Axit/Bậc điện li Axit

Một số phân tử axit có thể cung cấp nhiều hơn 1 ion H⁺ (proton). Các axit mà chỉ có thể cho 1 ion H⁺ trên 1 phân tử được gọi là axit monoproton, các phân tử axit nào mà có thể cung cấp 2 ion H⁺ là axit diproton, các phân tử axit nào có thể cho 3 ion H⁺ là axit triproton,... 1 axit monoproton chỉ có 1 nấc điện li (đôi khi gọi là ion hóa) như sau và đơn giản chỉ có 1 hằng số điện li:

$\mathrm{H}\mathrm{A}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{A}{\phantom{A}}^{-}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{O}{\phantom{A}}^{+}$

1 axit diproton (được ký hiệu tượng trưng là AH₂) có thể có 1 hoặc 2 nấc điện ly phụ thuộc vào các điều kiện môi trường (tức pH). Mỗi nấc điện li có hằng số điện li riêng, là K_a1 và K_a2.

$\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{A}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{H}\mathrm{A}{\phantom{A}}^{-}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{O}{\phantom{A}}^{+}$       K_a1

$\mathrm{H}\mathrm{A}{\phantom{A}}^{-}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{A}{\phantom{A}}^{2-}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{O}{\phantom{A}}^{+}$         K_a2

Thông thường hằng số điện li thứ nhất lớn hơn so với hằng số điện li thứ 2; hay K_a1 > K_a2. Ví dụ, axit sulfuric (H₂SO₄) có thể cho 1 ion H⁺ để tạo ra một anion bisulfat (HSO₄^-), với hệ số K_a1 là rất lớn; sau đó nó có thể cho tiếp ion H⁺ thứ 2 để tạo ra anion sulfat (SO₄⁻²) trong đó K_a2 là có giá trị trung bình. Giá trị lớn của K_a1 cho nấc điện li thứ nhất làm cho sulfuric là 1 axit mạnh. Tương tự, axit yếu và không ổn định như axit cacbonic (H₂CO₃) có thể mất 1 ion H⁺ để tạo ra anion bicacbonat (HCO₃^-) và mất tiếp ion H⁺ thứ hai để tạo ra anion cacbonat (CO3^2-). Cả 2 giá trị Ka đều nhỏ, nhưng K_a1 > K_a2.

Tương tự, 1 axit triproton (H_3A) có thể có 1, 2, 3 nấc điện li và có ba hằng số điện li, trong đó K_a1 > K_a2 > K_a3.

$\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{A}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{A}{\phantom{A}}^{-}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{O}{\phantom{A}}^{+}$          K_a1

$\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{A}{\phantom{A}}^{-}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{H}\mathrm{A}{\phantom{A}}^{2-}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{O}{\phantom{A}}^{+}$      K_a2

$\mathrm{H}\mathrm{A}{\phantom{A}}^{2-}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{A}{\phantom{A}}^{3-}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{O}{\phantom{A}}^{+}$        K_a3

1 ví dụ của axit triproton vô cơ là axit octhophốtphoric (H₃PO₄), thông thường gọi là axit photphoric. 3 nguyên tử H của nó có thể kế tiếp nhau mất đi như là ion H⁺ (hay H₃O⁺ trong nước) để sinh ra H₂PO₄^-, sau đó là HPO₄²⁻, và cuối cùng là PO₄³⁻, ion octhophotphat mang điện tích -3, thông thường gọi là photphat. Ví dụ của axit triproton hữu cơ là axit xitric, nó cũng có thể kế tiếp nhau mất 3 ion H⁺ để cuối cùng tạo ra ion citrat mang điện tích -3. Mặc dù vị trí của cả 3 nguyên tử H trong phân tử gốc có thể là tương đương, nhưng các giá trị K_a kế tiếp nhau sẽ giảm dần do về mặt năng lượng, nó càng khó mất ion H⁺ hơn nếu ion mang điện tích âm cao dần lên và thường giảm khoảng 1000 lần qua mỗi bậc.