Эффект общего иона относится к снижению растворимости ионного осадка путем добавления к раствору растворимого соединения с ионом, общим с осадком. [1] Такое поведение является следствием принципа Ле Шателье для равновесной реакции ионной ассоциации / диссоциации. Эффект обычно рассматривается как эффект на растворимость в солей и других слабых электролитов . Добавление дополнительного количества одного из ионов соли обычно приводит к усиленному осаждению соли, что снижает концентрацию обоих ионов соли до достижения равновесия растворимости.достигается. Эффект основан на том факте, что и исходная соль, и другое добавленное химическое вещество имеют один общий ион друг с другом.
Примеры эффекта обычных ионов [ править ]
Диссоциация сероводорода в присутствии соляной кислоты [ править ]
Сероводород (H 2 S) - слабый электролит. В водном растворе он слабо ионизован. Существует следующее равновесие между неионизированными молекулами и ионами в водной среде:
- H 2 S ⇌ 2 H + + S 2-
Применяя закон действия масс, мы имеем
![{\ displaystyle K _ {\ ce {a}} = {\ frac {[H ^ {+}] ^ {2} [{\ ce {S}} ^ {2 -}]} {[H_ {2} S] }}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/86afc46b9b209791549bb0d6b0d9d701b43fead9)
Если к указанному выше раствору H 2 S добавить соляную кислоту, он полностью ионизируется как
- HCl → H + + Cl -
Это делает H + обычным ионом и создает общий ионный эффект. В связи с увеличением концентрации Н + ионов, равновесие диссоциации Н 2 S смещается влево и сохраняет значение K постоянной. Таким образом снижается ионизация H 2 S. Концентрация неионизированного H 2 S увеличивается. В результате концентрация сульфид-ионов снижается.
Растворимость иодата бария в присутствии нитрата бария [1] [ править ]
Иодат бария, Ba (IO 3 ) 2 , имеет произведение растворимости K sp = [Ba 2+ ] [IO 3 - ] 2 = 1,57 x 10 -9 . Его растворимость в чистой воде составляет 7,32 x 10 -4 М. Однако в растворе, который составляет 0,0200 М в нитрате бария, Ba (NO 3 ) 2 , увеличение общего иона бария приводит к снижению концентрации иодат-иона. Таким образом, растворимость снижается до 1,40 × 10 -4 М, что примерно в пять раз меньше.
Эффекты растворимости [ править ]
Практический пример, очень широко используемый в областях, где питьевая вода поступает из меловых или известняковых водоносных горизонтов, - это добавление карбоната натрия к сырой воде для снижения жесткости воды. В процессе обработки воды добавляют хорошо растворимую соль карбоната натрия для осаждения труднорастворимого карбоната кальция . Образующийся очень чистый и мелкодисперсный осадок карбоната кальция является ценным побочным продуктом, используемым при производстве зубной пасты .
Процесс высаливания, используемый при производстве мыла, имеет эффект обычных ионов. Мыла представляют собой натриевые соли жирных кислот . Добавление хлорида натрия снижает растворимость мыльных солей. Мыло выпадает в осадок из-за комбинации эффекта обычных ионов и повышенной ионной силы .
Морская, солоноватая и другие воды, содержащие значительное количество ионов натрия (Na + ), мешают нормальному поведению мыла из-за эффекта общих ионов. В присутствии избытка Na + растворимость мыльных солей снижается, что делает мыло менее эффективным.
Эффект буферизации [ править ]
Буферный раствор содержит кислоту и сопряженное с ней основание или основание и сопряженную с ней кислоту. [2] Добавление иона конъюгата приведет к изменению pH буферного раствора. Например, если и ацетат натрия, и уксусная кислота растворяются в одном и том же растворе, они диссоциируют и ионизируются с образованием ионов ацетата . Ацетат натрия - сильный электролит , поэтому он полностью диссоциирует в растворе. Уксусная кислота - слабая кислота , поэтому ионизируется незначительно. По принципу Ле Шательедобавление ацетат-ионов из ацетата натрия подавит ионизацию уксусной кислоты и сместит ее равновесие влево. Таким образом, процент диссоциации уксусной кислоты уменьшится, а pH раствора увеличится. Ионизация кислоты или основания ограничивается присутствием конъюгированного основания или кислоты.
- NaCH 3 CO 2 (т) → Na + (водн.) + CH 3 CO 2 - (водн.)
- CH 3 CO 2 H (водн.) ⇌ H + (водн.) + CH 3 CO 2 - (водн.)
Это снизит концентрацию гидроксония , и, таким образом, раствор с обычными ионами будет менее кислым, чем раствор, содержащий только уксусную кислоту.
Исключения [ править ]
Многие соединения переходных металлов нарушают это правило из-за образования сложных ионов, сценарий не является частью равновесия, которое участвует в простом осаждении солей из ионного раствора. Например, хлорид меди (I) нерастворим в воде, но растворяется при добавлении хлорид-ионов, например, при добавлении соляной кислоты . Это связано с образованием растворимых комплексных ионов CuCl 2 - .
Эффект необычного иона [ править ]
Иногда добавление иона, отличного от тех, которые входят в состав самой осажденной соли, может увеличить растворимость соли. Это « добавление » называется «эффектом необычных ионов» (также «солевым эффектом» или «эффектом разнообразных ионов»). Это происходит потому, что по мере увеличения общей концентрации ионов межионное притяжение в растворе может стать важным фактором. [3] Это альтернативное равновесие делает ионы менее доступными для реакции осаждения. Это также называется эффектом нечетных ионов.
См. Также [ править ]
- Хелатный эффект
Ссылки [ править ]
- ^ a b Скуг, Дуглас А .; Уэст, Дональд М .; Холлер, Ф. Джеймс; Крауч, Стэнли Р. (2014). Основы аналитической химии (9-е изд.). Брукс / Коул. п. 209. ISBN. 978-0-495-55828-6.
- ^ Mendham, J .; Denney, RC; Barnes, JD; Томас, MJK (2000), Количественный химический анализ Фогеля (6-е изд.), Нью-Йорк: Прентис Холл, стр. 28, ISBN 0-582-22628-7
- ↑ Клод Э. Бойд (14 июля 2015 г.). Качество воды: введение . Springer. С. 56–. ISBN 978-3-319-17446-4.
