Ступенчатая диссоциация многоосновных кислот, таких как угольная кислота (H₂CO₃), подразумевает последовательное освобождение протонов (H⁺) из кислоты. Первая диссоциация угольной кислоты приводит к образованию бикарбонатного иона (HCO₃⁻), а вторая диссоциация — к образованию карбонатного иона (CO₃²⁻).

Разница в энергии диссоциации между первой и второй ступенью можно объяснить с точки зрения электростатических взаимодействий, в частности, через соотношение зарядов и расстояния между ионами.

Первая диссоциация: H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃⁻
В процессе первой диссоциации мы получаем протон (H⁺) и бикарбонатный ион (HCO₃⁻). Бикарбонатный ион имеет заряд −1. Элетростатическое взаимодействие между образовавшимися ионами линеарно уменьшается, так как наличие одного протона (положительного заряда) взаимодействует с одним бикарбонатным ионом с зарядом −1. Это взаимодействие достаточно сильное, способствующее стабильности образовавшихся ионов.

Вторая диссоциация: HCO₃⁻ ⇌ H⁺ + CO₃²⁻
Во второй ступени диссоциации происходит образование карбонатного иона (CO₃²⁻), который имеет заряд −2. Протон H⁺ по-прежнему взаимодействует с двумя отрицательными зарядами карбонатного иона. Увеличение отрицательного заряда ведет к увеличению электростатического отталкивания между протоном и карбонатом. Это отталкивание значительно ослабляет притяжение, поскольку положительный заряд становится "приземленным" на большем расстоянии от двух отрицательных зарядов, что делает диссоциацию менее вероятной и менее предпочтительной.

Таким образом, во второй ступени диссоциации угольной кислоты взаимодействие становится менее благоприятным из-за увеличенного отталкивания между положительным зарядом протона и двумя отрицательными зарядами карбонатного иона, что и объясняет значительно более низкую степень диссоциации по сравнению с первой ступенью.