Chemical composition determination of some polyphosphonic acids and their corresponding salts by acid-base titration coupled with a computer simulation. Acidity constants evaluation.

Détermination de la composition chimique d’une série d’acides polyphosphoniques et de leurs sels par titrage acide-base associé à la simulation informatique. Évaluation des constantes d’acidité

¹ Cabinet Hirsch, 58 avenue Marceau, 75008 Paris
² Ecole Nationale Supérieure d’Arts et Métiers, LIM – UMR CNRS 8006, 151 boulevard de l’Hôpital, 75013 Paris

Corresponding author: franck.hui@paris.ensam.fr

Abstract

Due to their great resistance to the hydrolyse at high temperuture, their stability in a wide range of pH and their very low active concentration, phosphonic acids and their corresponding salts are commonly used in water treatment. Nevertheless, one big difficulty for their use is the composition imprecision of their formulation. We have developed an acid-base titration method coupled with a computer simulation. This method allows not only to determine the composition of acids and their corresponding salts in practice, but also their theoretic acidity constant (pK_a). For example, for the determination of an industrial sample, HEDP-S, which has a formula of Na4(HEDP) according to the manufacturer, we obtained, however, a composition of a mixture of Na₄(HEDP) (63,70%), Na₃H(HEDP) (9,43%) and H₂O (26,87%). The obtained acidity constants are respectively pK_a,4 = 1,00 ; pK_a,3 = 2,20 ; pK_a,2 = 6,40 ; pK_a,1 = 9,95 which are very close to the values found in literature.

Résumé

Les acides phosphoniques et leur sels sont, grâce à leur faible concentration active, leur résistance à l'hydrolyse à haute température et leur stabilité dans une zone étendue de pH, largement employés dans le traitement des eaux. Cependant, une des difficultés de leur application est l’imprécision de la composition de leur formulation. Nous avons développé, dans cette étude, une méthode de titrage acide-base associée à la simulation informatique qui permet de déterminer non seulement la composition des acides et des sels correspondants sur le plan pratique, mais également les constantes d’acidités (pK_a) sur le plan théorique.