Общий ионный эффект и буферные растворы химия

Что такое общий ионный эффект?
Прежде всего, что такое общий ион? Допустим, есть раствор гидроксида цинка, и в раствор были добавлены ионы цинка. Поскольку он содержится как в растворе, так и в добавляемой соли, ионы цинка будут общими ионами в этом примере.

Общий ионный эффект описывает влияние иона на равновесие растворимости вещества. Если добавить растворимое соединение, состоящее из общего иона, это может снизить концентрацию этого иона в растворе; это может привести к изменению точки равновесия раствора. Это видно при анализе растворимости слабых электролитов, таких как соли.

Это результат концепции принципа Ле Шателье о способности ионов связываться или диссоциировать. Прочитайте наш учебник по принципу Ле Шателье, чтобы узнать о нем более подробно!

Влияние на растворимость
Добавление общего иона
Если есть раствор, содержащий соль, и добавлен общий ион (соли), произойдет осаждение соли. Концентрация отдельных ионов будет уменьшаться, потому что они используются для образования осадка соли. Пока не будет достигнуто равновесие растворимости, концентрация ионов будет продолжать уменьшаться.

Используя пример определения общих ионов, это будет похоже на добавление ионов цинка в раствор гидроксида цинка; общим ионом будет цинк.

Добавление раствора, содержащего общий ион
Когда вы добавляете раствор, содержащий общий ион, это оказывает такое же влияние на растворимость, как и простое добавление самих общих ионов. Поступающий раствор будет диссоциировать, вызывая увеличение осаждения соли и уменьшение концентрации ионов. Другой ион во входящем растворе обычно не оказывает существенного влияния на равновесие растворимости.

Используя пример определения общего иона, это будет похоже на добавление гидроксида натрия в раствор гидроксида цинка; общим ионом будет гидроксид.

Общий ионный эффект в буферных растворах
При добавлении конъюгатного иона в буферный раствор происходит изменение рН; общий ионный эффект отвечает за это изменение.

Давайте подумаем о кислотном буферном растворе с добавлением и растворением сильного электролита (т. Е. Его сопряженной основной соли); электролит будет диссоциировать, образуя как обычные ионы, так и ионы, которые частично ионизируют кислоту. Генерируемые общие ионы будут противодействовать ионизации кислоты. Из-за принципа Ле Шателье равновесие сместится в пользу реагентов (слева). рН увеличивается, потому что ионизация (и диссоциация) кислоты уменьшается.

Реальный пример общего ионного эффекта
Очистка воды
Когда вода находится под землей, она смешивается с природными материалами (т.Е. камнями); поэтому она может содержать известняк или мел. Карбонат натрия, который хорошо растворим, может быть добавлен для снижения жесткости воды или уровня кальция и магния. Это приводит к образованию карбоната кальция, который плохо растворим.

Затем добавляется больше карбоната натрия; в этом случае карбонат становится общим ионом. Это добавление приводит к осаждению карбоната кальция из водного раствора. Подробнее об очистке воды читайте здесь!

Общий ионный эффект пример реальной проблемы
Пример общего ионного эффекта
Давайте возьмем раствор сульфата кальция в качестве примера. В насыщенном растворе сульфат кальция находится в равновесии с ионами кальция и сульфат-ионами. Большая часть сульфата кальция останется в виде молекул, но небольшой процент будет диссоциировать на ионы.

Осадки и общий ионный эффект
Давайте добавим немного хлорида кальция в этот насыщенный раствор. В этом случае концентрация иона кальция в растворе будет увеличиваться. Произведение [Ca 2 +] раз [SO 4 2? ] также увеличится и на мгновение будет больше, чем Ksp. Равновесие выше сместилось бы влево из-за добавленного иона кальция, согласно принципу Ле Шателье. Из раствора будет выпадать больше сульфата кальция, пока ионный продукт снова не станет равным Ksp.

Обратите внимание, что когда равновесие снова будет достигнуто, концентрации ионов кальция и сульфата больше не будут равны друг другу – концентрация ионов кальция будет намного выше, но произведение концентраций все равно будет равно Ksp.

Это отличный пример общего ионного эффекта. Добавление хлорида кальция к насыщенному раствору сульфата кальция вызывает выпадение дополнительного количества сульфата кальция в осадок из раствора, снижая его эффективную растворимость. Добавление соединения или раствора, содержащего сульфат-ионы, такие как сульфат натрия, приведет к аналогичному эффекту.