polyprotonisch

Polyprotonisch beschreibt in der Chemie die Eigenschaft einer Verbindung, mehr als ein Proton in einer Reaktion abgeben oder aufnehmen zu können. Am häufigsten bezieht sich der Begriff auf Säuren, die in mehreren Schritten Protonen verlieren (Deprotonation). Jede Stufe der Dissoziation wird durch eine eigene Säurekonstante Ka1, Ka2, Ka3 beschrieben, mit Ka1 typischerweise deutlich größer als Ka2 und Ka3. Der erste Schritt ist meist der stärkste.

Monoprotische Säuren wie Salzsäure HCl geben nur ein Proton ab; diprotische Säuren wie Kohlensäure H2CO3 liefern zwei Protonen, triprotische Säuren wie Phosphorsäure H3PO4 drei. In vielen Fällen ist erst der erste Schritt stark bis vollständig, die weiteren Schritte sind deutlich schwächer. Entsprechend ergeben sich mehrere pKa-Werte, die das pH-Verhalten in Puffersystemen bestimmen. Polyprotonische Puffersysteme wie das Phosphat- oder das Kohlensäure-Bikarbonat-System ermöglichen Pufferung über verschiedene pH-Regionen.

Aus praktischer Sicht beeinflusst die Mehrstufigkeit die Spezifität von Titrationen und die Berechnung der Gesamtsäurestärke. Die Bezeichnung polyprotonisch hebt hervor, dass eine Verbindung in Lösung mehr als ein Proton behalten oder abgeben kann und somit komplexere Dissoziations-Dynamiken aufweist als monoprotische Verbindungen.

Beispiele und Anwendungen finden sich in Biologie, Umweltchemie und Analytik, wo Pufferkapazität und pH-Management entscheidend sind.