Επίδραση κοινού ιόντος

Με μια ματιά

Όταν προσθέτεις ηλεκτρολύτη που δίνει ιόν ήδη παρόν στην ισορροπία ασθενούς ηλεκτρολύτη, μετατοπίζεις την ισορροπία και συνήθως μειώνεις τον βαθμό ιοντισμού του στις ίδιες δηλωμένες συνθήκες. Καταγράφεις την αρχική συνεισφορά του κοινού ιόντος. Ορίζεις τη μεταβολή της ισορροπίας. Εφαρμόζεις τη σταθερά ιοντισμού στις συγκεντρώσεις ισορροπίας. Αν προηγείται πρακτικά πλήρης αντίδραση οξέος και βάσης, ολοκληρώνεις πρώτα τον στοιχειομετρικό υπολογισμό. Έτσι βρίσκεις την τελική συγκέντρωση του $\ion{H_3O^+}$ ή του $\ion{OH^-}$ χωρίς να την συμπεραίνεις μόνο από την κατεύθυνση της μετατόπισης.

2Κεντρική ιδέα

Όταν προσθέτεις ηλεκτρολύτη που δίνει ένα ιόν ήδη παρόν στην ισορροπία ενός ασθενούς ηλεκτρολύτη, προκαλείς την επίδραση κοινού ιόντος. Μετατοπίζεις την ισορροπία και συνήθως μειώνεις τον βαθμό ιοντισμού του ασθενούς ηλεκτρολύτη στις ίδιες δηλωμένες συνθήκες. Δεν βρίσκεις όμως την τελική συγκέντρωση του ιόντος οξωνίου ή του ιόντος υδροξειδίου μόνο από την κατεύθυνση της μετατόπισης.

3Εξήγηση

Για να μελετήσεις ένα ασθενές μονοπρωτικό οξύ $\chem{HA}$, γράφεις πρώτα την ισορροπία ιοντισμού:

Αν προσθέτεις ηλεκτρολύτη που δίνει $\ion{A^-}$, καταγράφεις πρώτα την επιβαλλόμενη συνεισφορά του στην αρχική συγκέντρωση. Έπειτα ορίζεις τη μεταβολή που προκαλεί η νέα ισορροπία και διατηρείς τη σχέση αρχικής συγκέντρωσης, μεταβολής και συγκέντρωσης ισορροπίας. Χρησιμοποιείς τη σταθερά ιοντισμού οξέος με τις συγκεντρώσεις ισορροπίας:

Υπολογίζεις τη μεταβολή ισορροπίας με τις συγκεντρώσεις όλων των ειδών. Αν αντικαταστήσεις τον παράγοντα $1-\alpha$ με τη μονάδα, ελέγχεις εκ των υστέρων ότι ο υπολογισμένος βαθμός ιοντισμού του οξέος ικανοποιεί το όριο:

4Παράδειγμα

Εξετάζεις ποιοτικά ένα διάλυμα ασθενούς μονοπρωτικού οξέος στο οποίο προσθέτεις ηλεκτρολύτη που δίνει το συζυγές ανιόν του οξέος.

Σκέψου το επόμενο βήμα πριν το ανοίξεις.

1. Δείξε το βήμα 1

   Γράφεις την ισορροπία, ώστε να εντοπίσεις το ιόν που υπάρχει ήδη:

   $$\chem{HA}\state{aq}+\chem{H_2O}\state{l}\eqrxn\ion{H_3O^+}\state{aq}+\ion{A^-}\state{aq}$$
2. Δείξε το βήμα 2

   Αναγνωρίζεις το $\ion{A^-}$ ως κοινό ιόν, επειδή το συναντάς και στην ισορροπία και στη συνεισφορά του προστιθέμενου ηλεκτρολύτη.

3. Δείξε το βήμα 3

   Συμπεραίνεις ότι συνήθως μειώνεις τον βαθμό ιοντισμού του $\chem{HA}$ στις ίδιες δηλωμένες συνθήκες.

4. Δείξε το βήμα 4

   Δηλώνεις ότι χρειάζεσαι τις νέες συγκεντρώσεις ισορροπίας για να βρεις την τελική συγκέντρωση του $\ion{H_3O^+}$.

5Παράδειγμα

Εξετάζεις μείγμα στο οποίο ένα ασθενές μονοπρωτικό οξύ αντιδρά πρακτικά πλήρως με ιόντα υδροξειδίου πριν αποκατασταθεί ισορροπία.

Σκέψου το επόμενο βήμα πριν το ανοίξεις.

1. Δείξε το βήμα 1

   Γράφεις πρώτα την πλήρη και ισοσταθμισμένη αντίδραση, ώστε να διατηρήσεις τα στοιχεία και το καθαρό φορτίο:

   $$\chem{HA}\state{aq}+\ion{OH^-}\state{aq}\rxn\ion{A^-}\state{aq}+\chem{H_2O}\state{l}$$
2. Δείξε το βήμα 2

   Συγκρίνεις τις αρχικές ποσότητες με τους συντελεστές και καταναλώνεις στοιχειομετρικά τα αντιδρώντα.

3. Δείξε το βήμα 3

   Χρησιμοποιείς τον δηλωμένο τελικό όγκο για να βρεις τις συγκεντρώσεις των ειδών που απομένουν ή σχηματίζονται.

4. Δείξε το βήμα 4

   Αν απομένει $\chem{HA}$ και σχηματίζεται $\ion{A^-}$, καταγράφεις τη συγκέντρωση του $\ion{A^-}$ πριν ορίσεις τη μεταβολή της επόμενης ισορροπίας.

5. Δείξε το βήμα 5

   Εφαρμόζεις τη σχέση της $\ka$ μόνο στις συγκεντρώσεις ισορροπίας, ώστε να μη θεωρήσεις την αρχική συνεισφορά του $\ion{A^-}$ ίση με την τελική συγκέντρωσή του.

6Συχνά λάθη

• Δεν ταυτίζεις την επιβαλλόμενη συγκέντρωση του κοινού ιόντος με την τελική συγκέντρωσή του μετά την αποκατάσταση ισορροπίας.
• Δεν εφαρμόζεις σχέση ισορροπίας πριν ολοκληρώσεις μια πρακτικά πλήρη αντίδραση οξέος και βάσης.
• Δεν προσθέτεις τους όγκους των αναμειγνυόμενων διαλυμάτων, αν η εκφώνηση ή η σχολική σύμβαση δεν σου επιτρέπει την προσθετικότητα.