Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

19.15: Загальний іонний ефект

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    19723

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Карбонат літію є важливим компонентом літієвих батарей, які, як правило, триваліші, ніж звичайні лужні батареї. Матеріал отримують з літієвих руд шляхом додавання\(\ce{CO_2}\) під високим тиском для утворення більш розчинних\(\ce{LiHCO_3}\). Потім суміш розгерметизується для видалення вуглекислого газу, і карбонат літію випадає в осад з розчину.

    Загальний іонний ефект

    У насиченому розчині сульфату кальцію існує рівновага між твердим сульфатом кальцію і його іонами в розчині:

    \[\ce{CaSO_4} \left( s \right) \rightleftharpoons \ce{Ca^{2+}} \left( aq \right) + \ce{SO_4^{2-}} \left( aq \right) \: \: \: K_\text{sp} = 2.4 \times 10^{-5}\nonumber \]

    Припустимо, що в цей насичений розчин була додана деяка кількість нітрату кальцію. Відразу ж концентрація іона кальцію в розчині збільшиться. В результаті іонний продукт\(\left[ \ce{Ca^{2+}} \right]\) разів збільшувався\(\left[ \ce{SO_4^{2-}} \right]\) б і тепер буде більше, ніж\(K_\text{sp}\). Відповідно до принципу Ле Шательє, рівновага вище змістилася б вліво, щоб зняти стрес доданого іона кальцію. Додатковий сульфат кальцію випаде в осад з розчину, поки іонний продукт знову не стане рівним\(K_\text{sp}\). Зверніть увагу, що в новій рівновазі концентрації іона кальцію і сульфатного іона більше не дорівнювали б один одному. Концентрація іонів кальцію була б більшою, ніж концентрація сульфат-іонів.

    Така ситуація описує загальний іонний ефект. Загальний іон - це іон, який є спільним для обох солей в розчині. У наведеному вище прикладі загальний іон є\(\ce{Ca^{2+}}\). Загальним іонним ефектом є зниження розчинності іонного з'єднання в результаті додавання загального іона. Додавання іона кальцію в насичений розчин сульфату кальцію викликає додатковий\(\ce{CaSO_4}\) осад з розчину, знижуючи його розчинність. Додавання розчину, що містить сульфат-іон, наприклад сульфат калію, призведе до того ж загального іонного ефекту.

    Приклад\(\PageIndex{1}\)

    Яка концентрація іона цинку в\(1.00 \: \text{L}\) насиченому розчині гідроксиду цинку, до якого\(0.040 \: \text{mol}\) з них\(\ce{NaOH}\) додано?

    Рішення
    Крок 1: Перерахуйте відомі величини та плануйте проблему.
    Відомий
    Невідомий

    Висловіть концентрації двох іонів щодо змінної\(s\). Концентрація іона цинку буде дорівнює\(s\), при цьому концентрація гідроксид-іона буде дорівнює\(0.040 + 2s\).

    Крок 2: Вирішіть.

    \(K_\text{sp}\)Вираз можна записати через змінну\(s\).

    \[K_\text{sp} = \left[ \ce{Zn^{2+}} \right] \left[ \ce{OH^-} \right]^2 = \left( s \right) \left( 0.040 + 2s \right)^2\nonumber \]

    Оскільки значення на так\(K_\text{sp}\) мало, ми можемо зробити припущення, що значення\(s\) буде дуже мало в порівнянні з 0,040. Це спрощує математику, яка бере участь у вирішенні для\(s\).

    \[\begin{align*} K_\text{sp} &= \left( s \right) \left( 0.040 \right)^2 = 0.0016s = 3.0 \times 10^{-16} \\ s &= \frac{K_\text{sp}}{\left[ \ce{OH^-} \right]^2} = \frac{3.0 \times 10^{-16}}{0.0016} = 1.9 \times 10^{-13} \: \text{M} \end{align*}\nonumber \]

    Концентрація іона цинку дорівнює\(s\) і так\(\left[ \ce{Zn^{2+}} \right] = 1.9 \times 10^{-13} \: \text{M}\).

    Крок 3: Подумайте про свій результат.

    Відносно висока концентрація загального іона призводить до дуже низької концентрації іона цинку.\(\ce{OH^-}\) Молярна розчинність гідроксиду цинку менше в присутності загального іона, ніж у воді.

    Резюме

    • Загальний іон - це іон, який є спільним для обох солей в розчині.
    • Загальним іонним ефектом є зниження розчинності іонного з'єднання в результаті додавання загального іона.
    • Описано розрахунки, що включають загальний іонний ефект.