16.1: 共通イオン効果

弱酸である酢酸は、溶液中で部分的に解離してヒドロニウムイオンと酢酸イオンを生成しますが、その塩である酢酸ナトリウムは完全に解離してナトリウムイオンと酢酸を生成します。酢酸と酢酸ナトリウムの両方には、酢酸イオンが共通しています。

酢酸ナトリウムを酢酸溶液に添加すると、酢酸イオンの総濃度が増加し、平衡が乱れます。その変化を相殺するために、平衡は左にシフトし、平衡が再確立されるまで酢酸の生成を引き起こします。

この場合、共通イオンの存在により、化合物の解離が減少します。この現象は、コモンイオン効果として知られています。

一般的なイオン効果は、ル・シャトリエの原理、つまり、平衡状態にある反応物または生成物の濃度が変化すると、システムが変化を相殺する方向にシフトするという理論で説明できます。

0.050モルのアンモニア溶液のpHは10.97です。0.040モルの塩化アンモニウムを溶液に加えると、アンモニアの塩基解離定数とICEテーブルを使用して新しいpHを決定できます。

塩化アンモニウムは完全にイオン化して、アンモニウムイオンと塩化物イオンの両方の0.040モルを生成します。塩化物イオンはpHが中性であるため、無視できます。

アンモニアは部分的に解離して、アンモニウムイオンと水酸化物イオンを生成します。この反応のK_bは1.76 × 10⁻⁵であり、アンモニウムの濃度に水酸化物の濃度を掛けたものをアンモニアの濃度で割ったものに等しい。

初期濃度、変化濃度、平衡濃度の値は ICE テーブルに配置され、濃度の変化は x で表されます。

x の値が小さいため、0.050 から x を引いた値はおよそ 0.050 に等しく、0.040 と x はおおよそ 0.040 に等しく、後で 5% ルールで検証できます。

これらの値を K_b の式に代入すると、x は 2.2 ^{× 10-5} モルに等しくなります。

水酸化物濃度が0.040モルの5%未満であるため、近似は有効です。

溶液のpOHとpHは、標準式を使用して計算でき、それぞれ4.66と9.34に等しくなります。

したがって、一般的なイオンであるアンモニウムイオンの存在は、アンモニアの解離を減少させ、それによって溶液のpHを10.97から9.34に低下させます。