Обычный ионный эффект - Common-ion effect

В обычный ионный эффект относится к снижению растворимости ионного осадок добавлением к раствору растворимого соединения с ионом, общим с осадком.[1] Такое поведение является следствием Принцип Ле Шателье для равновесной реакции ионной ассоциации / диссоциации. Эффект обычно рассматривается как влияние на растворимость из соли и другие слабые электролиты. Добавление дополнительной суммы одного из ионы соли обычно приводит к усиленному осаждению соли, что снижает концентрацию обоих ионов соли до тех пор, пока равновесие растворимости достигнуто. 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

Диссоциация сероводорода в присутствии соляной кислоты

Сероводород (H2S) - слабый электролит. В водном растворе он слабо ионизован. Между неионизированными молекулами и ионами в водной среде существует следующее равновесие:

ЧАС2S ⇌ 2 H+ + S2-

Применяя закон действия масс, мы имеем

К указанному выше решению H2S, если добавить соляную кислоту, то она полностью ионизируется как

HCl → H+ + Cl−

Это делает H+ общий ион и создает общий ионный эффект. Из-за увеличения концентрации H+ ионов, равновесие диссоциации H2S смещается влево и сохраняет значение Kа постоянный. Таким образом, ионизация H2S уменьшается. Концентрация неионизированных H2S увеличивается. В результате концентрация сульфид-ионов снижается.

Растворимость иодата бария в присутствии нитрата бария[1]

Йодат бария, Ba (IO3)2, имеет произведение растворимости Kзр = [Ba2+] [IO3−]2 = 1,57 х 10−9. Его растворимость в чистой воде 7,32 x 10−4 М. Однако в 0,0200 М растворе нитрата бария Ba (NO3)2, увеличение общего иона бария приводит к уменьшению концентрации иодат-иона. Поэтому растворимость снижается до 1,40 x 10−4 М, примерно в пять раз меньше.

Эффекты растворимости

Основная статья: равновесие растворимости

Практический пример, очень широко используемый при рисовании областей питьевая вода из мел или же известняк водоносные горизонты добавление карбоната натрия к сырой воде для уменьшения твердость воды. в очистка воды процесс, хорошо растворимый карбонат натрия соль добавляется для осаждения труднорастворимых карбонат кальция. Образующийся очень чистый и мелкодисперсный осадок карбоната кальция является ценным побочным продуктом, используемым при производстве зубная паста.

В высаливание процесс, используемый в производстве мыло выгоды от эффекта обычных ионов. Мыла представляют собой натриевые соли жирные кислоты. Добавление хлорида натрия снижает растворимость мыльных солей. Мыло выпадает в осадок из-за комбинации эффекта обычных ионов и повышенной ионная сила.

Морские, солоноватоводные и другие воды, содержащие заметное количество натрий ионы (Na+) мешают нормальному поведению мыла из-за эффекта обычных ионов. При избытке Na+растворимость мыльных солей снижается, что делает мыло менее эффективным.

Эффект буферизации

Основная статья: буферный раствор

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 оба ацетат натрия и уксусная кислота растворяются в одном растворе, они диссоциируют и ионизируют, производя ионы ацетата. Ацетат натрия - это сильный электролит, поэтому он полностью диссоциирует в растворе. Уксусная кислота - это слабая кислота, поэтому ионизируется лишь незначительно. В соответствии с Принцип Ле Шателье, добавление 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.

NaCH3CO2(s) → Na+(водн.) + CH3CO2−(водн.)
CH3CO2H (водный) ⇌ H+(водн.) + CH3CO2−(водн.)

Это уменьшит гидроксоний концентрации, и, таким образом, раствор обычных ионов будет менее кислым, чем раствор, содержащий только уксусную кислоту.

Исключения

Многие соединения переходных металлов нарушают это правило из-за образования комплексных ионов, что не является частью равновесия, которое участвует в простом осаждении солей из ионного раствора. Например, хлорид меди (I) не растворяется в воде, но растворяется при добавлении ионов хлорида, например, когда соляная кислота добавлен. Это связано с образованием растворимого CuCl2− сложный ионы.

Необычный ионный эффект

Иногда добавление иона, отличного от тех, которые входят в состав самой осажденной соли, может увеличить растворимость соли. Этот "засолка "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.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Скуг, Дуглас А .; West, Donald M .; Холлер, Ф. Джеймс; Крауч, Стэнли Р. (2014). Основы аналитической химии (9-е изд.). Брукс / Коул. п. 209. ISBN  978-0-495-55828-6.
  2. ^ Mendham, J .; Denney, R.C .; Barnes, J.D .; Томас, М. Дж. К. (2000), Количественный химический анализ Фогеля (6-е изд.), Нью-Йорк: Прентис Холл, стр. 28, ISBN  0-582-22628-7
  3. ^ Клод Э. Бойд (14 июля 2015 г.). Качество воды: введение. Springer. С. 56–. ISBN  978-3-319-17446-4.