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16.1:

Effetto ionico comune

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Química
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Common Ion Effect

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L’acido acetico, un acido debole, si dissocia parzialmente in soluzioni per produrre ioni idronio e acetato, mentre il suo sale, l’acetato di sodio, si dissocia completamente per produrre ioni sodio e acetato. Sia l’acido acetico che l’acetato di sodio hanno lo ione acetato in comune. Quando l’acetato di sodio viene aggiunto ad una soluzione di acido acetico, aumenta la concentrazione totale di ioni acetato perturbando l’equilibrio.Per controbilanciare questo cambiamento, l’equilibrio si sposta a sinistra e provoca la produzione di acido acetico fino a quando l’equilibrio non viene ristabilito. In questo caso, la presenza dello ione comune determina la diminuzione della dissociazione di un composto. Questo fenomeno è noto come effetto ionico comune.L’effetto ionico comune può essere spiegato con l’aiuto del principio di Le Châtelier, che afferma che un cambiamento nella concentrazione dei reagenti o dei prodotti all’equilibrio, farà sì che il sistema si sposti in una direzione che controbilanci il cambiamento. Il pH di una soluzione di ammoniaca 0, 050 molare è 10, 97. Se si aggiunge alla soluzione cloruro di ammonio 0, 040 molare, il nuovo pH può essere determinato usando la costante di dissociazione di base dell’ammoniaca e una tabella ICE.Il cloruro di ammonio ionizza completamente per produrre ioni ammonio e cloruro. entrambi 0, 040 molare. Poiché gli ioni cloruro sono a pH neutro, possono essere ignorati.L’ammoniaca si dissocia parzialmente per produrre ioni ammonio e idrossido. Il valore della Kb per questa reazione è 1, 76 10⁻⁵ ed è uguale alla concentrazione di ammonio moltiplicata per la concentrazione di idrossido divisa per la concentrazione dell’ammoniaca. I valori per le concentrazioni iniziale, di variazione e di equilibrio sono inseriti nella tabella ICE, con i cambiamenti nella concentrazione indicati da x.Per via del piccolo valore di x, 0, 050 meno x è approssimativamente uguale a 0, 050 e 0, 040 più x è approssimativamente uguale a 0, 040, che può essere verificato in seguito dalla regola del 5 percento. Sostituendo questi valori nell’espressione per Kb, x è uguale a 2, 2 10⁻⁵ molare. L’approssimazione è valida poiché la concentrazione di idrossido è inferiore al 5 percento di 0, 040 molare.più polare e pertanto consente alla molecola di donare un protone. Il pOH e il pH della soluzione possono L’acido acetico e l’acido formico sono esempi di acidi carbossilici. essere calcolati usando le equazioni standard e uguali rispettivamente a 4, 66 e 9, 34.Pertanto, la presenza dello ione comune, lo ione ammonio, provoca una diminuzione della dissociazione dell’ammoniaca e quindi riduce il pH della soluzione da 10, 97 a 9, 34.

16.1:

Effetto ionico comune

Rispetto all’acqua pura, la solubilità di un composto ionico è minore in soluzioni acquose contenenti uno ione comune (uno prodotto anche dalla dissoluzione del composto ionico). Questo è un esempio di un fenomeno noto come effetto ionico comune, che è una conseguenza della legge dell’azione di massa che può essere spiegata usando il principio di Le Châtelier. Considera la dissoluzione dello ioduro d’argento:

Eq1

Questo equilibrio di solubilità può essere spostato a sinistra con l’aggiunta di ioni argento(I) o ioduro, con conseguente precipitazione di AgI e concentrazioni abbassate di Ag+ disciolto e I. Nelle soluzioni che contengono già uno di questi ioni, meno AgI può essere sciolto rispetto alle soluzioni senza questi ioni.

Questo effetto può anche essere spiegato in termini di azione di massa rappresentata nell’espressione del prodotto di solubilità:

Eq1

Il prodotto matematico delle molarità degli ioni d’argento(I) e ioduro è costante in una miscela di equilibrio indipendentemente dalla fonte degli ioni, e quindi un aumento della concentrazione di uno ione deve essere bilanciato da una diminuzione proporzionale nell’altro.

Effetto ionico comune sulla solubilità

Lo ione comune influisce sulla solubilità del composto in una soluzione. Ad esempio, gli ioni solidi Mg(OH)2 si dissociano in Mg2+ e OH ioni come segue;

Eq1

Se MgCl2 viene aggiunto a una soluzione satura di Mg(OH)2, la reazione si sposta a sinistra per alleviare lo stress prodotto dallo ione Mg2+ aggiuntivo, in conformità con il principio di Le Châtelier. In termini quantitativi, l’mg2+ aggiunto fa sì che il quoziente di reazione sia più grande del prodotto di solubilità (Q > Ksp) e Mg(OH)2 si forma fino a quando il quoziente di reazione è di nuovo uguale a Ksp. Al nuovo equilibrio, [OH] è minore e [Mg2+] è maggiore che nella soluzione di Mg(OH)2 in acqua pura.

Se KOH viene aggiunto a una soluzione satura di Mg(OH)2, la reazione si sposta a sinistra per alleviare lo stress dell’OH ione aggiuntivo. Mg(OH)2 si forma fino a quando il quoziente di reazione è di nuovo uguale a Ksp. Al nuovo equilibrio, [OH] è maggiore e [Mg2+] è inferiore rispetto alla soluzione di Mg(OH)2 in acqua pura.

 Questo testo è adattato da Openstax, Chimica 2e, Sezione 15.1: Precipitazione e Dissoluzione.