Efekt wspólnego jonu

Kwas octowy, słaby kwas, częściowo dysocjuje w roztworze, wytwarzając jony hydroniowe i octanowe, podczas gdy jego sól, octan sodu, dysocjuje całkowicie, tworząc jony sodu i octan. Zarówno kwas octowy, jak i octan sodu mają wspólny jon octanowy.

Dodanie octanu sodu do roztworu kwasu octowego zwiększa całkowite stężenie jonów octanowych i zaburza równowagę. Aby zrównoważyć tę zmianę, równowaga przesuwa się w lewo i powoduje wytwarzanie kwasu octowego, aż do przywrócenia równowagi.

W tym przypadku obecność wspólnego jonu powoduje zmniejszoną dysocjację związku. Zjawisko to jest znane jako wspólny efekt jonowy.

Powszechny efekt jonowy można wyjaśnić za pomocą zasady Le Châteliera, która mówi, że zmiana stężenia reagentów lub produktów w stanie równowagi spowoduje przesunięcie układu w kierunku, który równoważy zmianę.

pH 0,050 molowego roztworu amoniaku wynosi 10,97. Jeśli do roztworu doda się 0,040 molowego chlorku amonu, nowe pH można oznaczyć za pomocą podstawowej stałej dysocjacji amoniaku i tabeli ICE.

Chlorek amonu jonizuje się całkowicie, wytwarzając 0,040 mola zarówno jonów amonowych, jak i chlorkowych. Ponieważ jony chlorkowe mają neutralne pH, można je zignorować.

Amoniak częściowo dysocjuje, wytwarzając jony amonowe i wodorotlenkowe. K_b dla tej reakcji wynosi 1,76 × 10⁻⁵ i jest równe stężeniu amonu pomnożonemu stężeniu wodorotlenku podzielonemu przez stężenie amoniaku.

Wartości stężeń początkowego, zmiany i równowagi umieszcza się w tabeli ICE, przy czym zmiany stężenia są oznaczone przez x.

Ze względu na małą wartość x, 0,050 minus x jest w przybliżeniu równe 0,050, a 0,040 plus x jest w przybliżeniu równe 0,040, co można później zweryfikować za pomocą reguły 5%.

Podstawiając te wartości do wyrażenia dla K_b, x równa się 2,2 × 10⁻⁵ molowym.

Przybliżenie jest ważne, ponieważ stężenie wodorotlenku jest mniejsze niż 5% z 0,040 mola.

pH i pH roztworu można obliczyć za pomocą równań standardowych i wynoszą odpowiednio 4,66 i 9,34.

Dlatego obecność wspólnego jonu, jonu amonowego, powoduje zmniejszoną dysocjację amoniaku, a tym samym obniża pH roztworu z 10,97 do 9,34.