Back to chapter

16.1:

אפקט היון המשותף

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Common Ion Effect

Languages

Share

חומצה אצטית, חומצה חלשה, מתפרקת באופן חלקי בתמיסה ויוצרת יוני הידרוניום ואצטט בעוד המלח שלה, נתרן אצטט, נפרד לגמרי ויוצר יוני נתרן ואצטט. לחומצה אצטית ולנתרן אצטט יש יון אצטט משותף. כשמוסיפים נתרן אצטט לתמיסה של חומצה אצטית, הוא מעלה את הריכוז הכולל של יוני אצטט ומפר את שיווי המשקל.על מנת להתאזן מחדש, שיווי המשקל זז לשמאל ונוצרת חומצה אצטית עד ששיווי המשקל מתחדש. במקרה הזה, הנוכחות של יון משותף יוצרת הפחתה בפירוק התרכובת. התופעה הזו ידועה כאפקט היון המשותף.אפקט היון המשותף מוסבר באמצעות עיקרון לה-שטלייה, לפיו השינוי בריכוז המגיבים או התוצרים בשיווי משקל יגרום למערכת לנוע נגד כיוון השינוי על מנת להשיג איזון. ה-pH של תמיסת 0.050 מולר אמוניה הוא 10.97. אם 0.040 מולר אמוניום-כלוריד נוסף לתמיסה, ניתן למצוא את ה-pH החדש באמצעות קבוע פירוק הבסיס של אמוניה וטבלת ICE.אמוניום כלוריד מתיינן לגמרי ויוצר 0.040 מולר של יוני אמוניום ואותו ריכוז של יוני כלור. משום שיוני כלור הם בעלי pH ניטרלי, ניתן להתעלם מהם. אמוניה מתפרקת באופן חלקי ליוני אמוניום ולהידרוקסיד.ה-Kb של תגובה זו הוא 1.76 כפול 10 בחזקת מינוס 5, והוא שווה לריכוז האמוניום כפול ריכוז ההידרוקסיד חלקי ריכוז האמוניה. ערכי הריכוז ההתחלתיים, ערכי השינוי וערכי שיווי המשקל מוצבים בטבלת ICE, כשהשינויים בריכוז מיוצגים על ידי x. בשל הערך הקטן של x, 0.050 פחות x שווה בקירוב ל-0.050 ו-0.040 ועוד x שווה בקירוב ל-0.040, קירוב שניתן לתקף בהמשך על ידי כלל ה-5%בהצבה של ערכים אלו בביטוי עבור Kb, שווה x 2.2 כפול 10 בחזקת מינוס 5 מולר.ערכי הקירוב תקפים כי ריכוז ההידרוקסיד הוא פחות מ-5%מ-0.040 מולר. ניתן לחשב את ה-pOH ואת ה-pH של התמיסה באמצעות המשוואות הסטנדרטיות והם שווים 4.66 ו-9.34 בהתאמה. לפיכך, נוכחות של היון המשותף, יון האמוניום, יוצרת הפחתה בפירוק של אמוניה ומורידה בכך את ה-pH של התמיסה מ-10.97 ל-9.34.

16.1:

אפקט היון המשותף

Compared with pure water, the solubility of an ionic compound is less in aqueous solutions containing a common ion (one also produced by dissolution of the ionic compound). This is an example of a phenomenon known as the common ion effect, which is a consequence of the law of mass action that may be explained using Le Châtelier’s principle. Consider the dissolution of silver iodide:

Eq1

This solubility equilibrium may be shifted left by the addition of either silver(I) or iodide ions, resulting in the precipitation of AgI and lowered concentrations of dissolved Ag+ and I. In solutions that already contain either of these ions, less AgI may be dissolved than in solutions without these ions.

This effect may also be explained in terms of mass action as represented in the solubility product expression:

Eq1

The mathematical product of silver(I) and iodide ion molarities is constant in an equilibrium mixture regardless of the source of the ions, and so an increase in one ion’s concentration must be balanced by a proportional decrease in the other.

Common Ion Effect on Solubility

The common ion affects the solubility of the compound in a solution. For example, solid Mg(OH)2 dissociate into Mg2+  and OH ions as follows;

Eq1

If MgCl2 is added to a saturated solution of Mg(OH)2, the reaction shifts to the left to relieve the stress produced by the additional Mg2+ ion, in accordance with Le Châtelier’s principle. In quantitative terms, the added Mg2+ causes the reaction quotient to be larger than the solubility product (Q > Ksp), and Mg(OH)2 forms until the reaction quotient again equals Ksp. At the new equilibrium, [OH] is less and [Mg2+] is greater than in the solution of Mg(OH)2 in pure water.

If KOH is added to a saturated solution of Mg(OH)2, the reaction shifts to the left to relieve the stress of the additional OH ion. Mg(OH)2 forms until the reaction quotient again equals Ksp. At the new equilibrium, [OH] is greater and [Mg2+] is less than in the solution of Mg(OH)2 in pure water.

 This text is adapted from Openstax, Chemistry 2e, Section 15.1: Precipitation and Dissolution.