Амфолиты - это соединения, в растворах которых сосуществуют как протонодонорные, так и протоноакцепторные частицы. К ним относятся так называемые «кислые соли» (NaHCO3, NaH2PO4), соли катионокислот и анионооснований, аминокислоты (например, глицин NH2CH2COOH) и другие соединения.

Растворы кислых солей. При добавлении амфолита (КtНA – cоль двухпротонной кислоты Н2А) к воде он может действовать как кислота или основание, а вода подвергаться самопроизвольной ионизации:

q

Согласно стехиометрии реакций уравнение материального баланса для ионов Н+ имеет вид [H+] = [A2-] + [OH¯] – [H2A]. Подставляя в него концентрации [A2-], [OH¯] и [H2A], найденные из уравнений для констант равновесий, получаем:

q.

Преобразуем это уравнение, помножив на [H+]K1, откуда найдем [H+]:

q (2.6)

По формуле (2.6) можно наиболее точно рассчитать рН в растворах анионооснований, являющихся продуктами ступенчатой диссоциации анионов многопротонных кислот (пример 16). Это уравнение можно упростить, применяя приближенные значения. Если концентрация соли KtHA равна с, а K1 и K2 различаются так, что [H2A] и [A2−] << [HA-] (пример 17), то можно допустить, что [HA-] ≅ c. Константа Kw часто бывает пренебрежимо мала по сравнению с произведением К2с. При этих условиях имеем:

q(2.7)

Если же с >> К1, то уравнение для [H+] приобретает еще более простой вид:

q(2.8)

Таким образом, концентрация ионов H+ в первом приближении не зависит от концентрации соли (пример 18). Из уравнения (2.8) видно, что если К1К2 > Kw, то раствор имеет кислую реакцию, если, наоборот, К1К<Kw, то реакция среды щелочная.

В растворах солей катионокислот и анионооснований ВН+А (пример 19) устанавливаются равновесия

ВН+ + Н2О ↔ Н3О+ + В;

А- + Н2О ↔ НА + ОН¯.

Поскольку [H+] = [B] - [HA], то, пренебрегая автопротолизом воды и выражая [B] и [HA] из уравнений для констант кислотности катиона ВН+ и основности аниона А-

q

и принимая во внимание, что для сопряженных протолитов q, получаем

q.

Или после несложных преобразований q, откуда

q.

Так как Ka,HA << [A-], допустима аппроксимация

q

Если Ka,HA и Ka,BH+ близки, то [BH+] ≈ [A]. Тогда приходим к формуле

q (2.9)

идентичной формуле (2.8).