مفاهیم اصلی

در این آموزش شما با اثر یون مشترک. شما یاد خواهید گرفت که چیست، چگونه کار می کند و در مورد تأثیر کلی آن بر حلالیت و رسوب در واکنش های شیمیایی و دنیای واقعی.

موضوعات تحت پوشش در مقالات دیگر

اثر یون مشترک چیست؟

اول از همه، یون مشترک چیست? فرض کنید محلولی از هیدروکسید روی وجود دارد و یونهای روی به محلول اضافه شده است. از آنجایی که هم در محلول و هم در نمک اضافه شده یافت می شود، یون های روی یون های رایج در این مثال خواهند بود.

اثر یون رایج، اثر یک یون بر تعادل حلالیت یک ماده را توصیف می کند. اگر یک ترکیب محلول متشکل از یک یون مشترک اضافه شود، می تواند غلظت آن یون را در محلول کاهش دهد. این می تواند منجر به تغییر در نقطه تعادل محلول شود. این هنگام تجزیه و تحلیل حلالیت الکترولیت های ضعیف مانند نمک ها دیده می شود.

این نتیجه مفاهیم اصل Le Chatelier در مورد توانایی یونها در ارتباط یا تفکیک است. آموزش ما در مورد اصل Le Chatelier را بخوانید تا در مورد آن بیشتر بدانید!

تاثیر بر حلالیت

اضافه کردن یک یون مشترک

اگر محلولی حاوی نمک باشد و یون مشترک (نمک) به آن اضافه شود، نمک رسوب می کند. غلظت یون های منفرد کاهش می یابد زیرا از آنها برای ایجاد رسوب نمک استفاده می شود. تا زمانی که به تعادل حلالیت برسد، غلظت یون ها همچنان کاهش می یابد.

با استفاده از مثال تعریف رایج یون، این مانند افزودن یون روی به محلول هیدروکسید روی است. یون مشترک روی خواهد بود.

افزودن محلول حاوی یون مشترک

هنگامی که محلولی حاوی یک یون مشترک را اضافه می کنید، همان تاثیری بر حلالیت دارد که فقط اضافه کردن خود یون های مشترک. محلول ورودی جدا می شود و باعث افزایش رسوب نمک و کاهش غلظت یون می شود. یون دیگر در محلول ورودی معمولاً تأثیر زیادی بر تعادل حلالیت نخواهد داشت.

با استفاده از مثال تعریف رایج یون، این مانند افزودن هیدروکسید سدیم به محلول هیدروکسید روی است. یون مشترک هیدروکسید خواهد بود.

اثر یون مشترک در محلول های بافر

هنگامی که یک یون مزدوج به محلول بافر اضافه می شود، تغییر در pH وجود دارد. اثر یون مشترک مسئول این تغییر است.

بیایید در مورد محلول بافر اسیدی با یک الکترولیت قوی (یعنی نمک باز مزدوج آن) به آن اضافه و حل شده فکر کنیم. الکترولیت جدا می شود و هم یون های مشترک و هم یون هایی تولید می کند که تا حدی اسید را یونیزه می کنند. یون های مشترک تولید شده با یونیزاسیون اسید مقابله می کنند. با توجه به اصل Le Chatelier، تعادل به نفع واکنش دهنده ها (به سمت چپ) تغییر می کند. pH افزایش می یابد زیرا یونیزاسیون (و تفکیک) اسید کاهش می یابد.

مثال دنیای واقعی از اثر یون مشترک

تصفیه آب

هنگامی که آب در زیر زمین یافت می شود، با مواد طبیعی (به عنوان مثال سنگ) مخلوط می شود. بنابراین، ممکن است حاوی سنگ آهک یا گچ باشد. کربنات سدیم که بسیار محلول است را می توان برای کاهش سختی آب یا سطوح کلسیم و منیزیم اضافه کرد. این باعث ایجاد کربنات کلسیم می شود که خیلی محلول نیست.

سپس کربنات سدیم بیشتری اضافه می شود. در این مورد، کربنات به یون مشترک تبدیل می شود. این افزودن منجر به رسوب کربنات کلسیم به خارج از محلول آب می شود. در مورد تصفیه آب به طور عمیق بخوانید اینجا!

مثالی از اثر یون مشترک

اجازه دهید محلول سولفات کلسیم را به عنوان مثال در نظر بگیریم. در یک محلول اشباع، سولفات کلسیم با یون های کلسیم و یون های سولفات در تعادل است. بیشتر سولفات کلسیم به صورت مولکول باقی می ماند، اما درصد کمی به یون ها تجزیه می شود.

بیایید مقداری کلرید کلسیم به این محلول اشباع اضافه کنیم. در این صورت غلظت یون کلسیم در محلول افزایش می یابد. محصول از [Ca²⁺ ] بار [SO₄²⁻ ] همچنین افزایش می یابد و به طور لحظه ای از Ksp بیشتر می شود. طبق اصل Le Chatelier، به دلیل یون کلسیم اضافه شده، تعادل بالا به چپ تغییر می کند. سولفات کلسیم بیشتری از محلول رسوب می کند تا زمانی که محصول یونی یک بار دیگر برابر با Ksp شود. توجه داشته باشید که وقتی دوباره به تعادل رسید، غلظت یون های کلسیم و سولفات دیگر با یکدیگر برابر نخواهد بود – غلظت یون کلسیم بسیار بیشتر است، اما حاصلضرب غلظت ها همچنان برابر با Ksp خواهد بود.

این یک مثال عالی از اثر یون مشترک است. افزودن کلرید کلسیم به محلول اشباع سولفات کلسیم باعث می شود که سولفات کلسیم اضافی از محلول رسوب کند و حلالیت موثر آن را کاهش دهد. افزودن یک ترکیب یا محلول حاوی یون های سولفات، مانند سولفات سدیم، تأثیر مشابهی دارد.