Efecto de ion común

El efecto del ion común se refiere a la disminución de la solubilidad de un precipitado iónico por la adición a la solución de un compuesto soluble con un ion en común con el precipitado. Este comportamiento es consecuencia del principio de Le Chatelier para la reacción de equilibrio de la asociación/disociación iónica. El efecto se ve comúnmente como un efecto sobre la solubilidad de las sales y otros electrolitos débiles. La adición de una cantidad adicional de uno de los iones de la sal generalmente conduce a una mayor precipitación de la sal, lo que reduce la concentración de ambos iones de la sal hasta que se alcanza el equilibrio de solubilidad. El efecto se basa en el hecho de que tanto la sal original como el otro químico agregado tienen un ion en común entre sí.

Ejemplos del efecto de ion común

Disociación de sulfuro de hidrógeno en presencia de ácido clorhídrico

El sulfuro de hidrógeno (H₂S) es un electrolito débil. Está parcialmente ionizado cuando está en solución acuosa, por lo tanto, existe un equilibrio entre las moléculas no ionizadas y los iones constituyentes en un medio acuoso de la siguiente manera:

H₂S ⇌ H⁺ + HS⁻

Al aplicar la ley de acción de masas, tenemos

Ka=[H+][HS− − ][H2S]{displaystyle K_{ce {f}} {f} {f}} {f}}}}} {f}}} {f}}} {f}}}}} {f} {f}}}}}} {f}}}}} {f}}}}} {f}}}} {f}}}} {f}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} {\f}}}}}}}}}}}}}} {f}}}}}}}}}}}}}}}}}} {f}}}}}}}}}}}}}} {f}}}}}}}}}}} {f}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} {

El ácido clorhídrico (HCl) es un electrolito fuerte que se ioniza casi por completo como

HCl → H⁺ + Cl⁻

Si se agrega HCl a la solución de H₂S, H⁺ es un ion común y crea un efecto de ion común. Debido al aumento en la concentración de iones H⁺ del HCl agregado, el equilibrio de la disociación de H₂S se desplaza hacia la izquierda y mantiene el valor de K_a constante. Por lo tanto, la disociación de H₂S disminuye, la concentración de H₂S no ionizado aumenta y, como resultado, la concentración de iones de sulfuro disminuye.

Solubilidad del yodato de bario en presencia de nitrato de bario

El yodato de bario, Ba(IO₃)₂, tiene un producto de solubilidad K_sp = [Ba²⁺][IO₃⁻]² = 1,57 x 10⁻⁹. Su solubilidad en agua pura es de 7,32 x 10⁻⁴ M. Sin embargo, en una solución de 0,0200 M en nitrato de bario, Ba(NO₃)₂, el aumento del ion común bario conduce a una disminución de la concentración del ion yodato. Por tanto, la solubilidad se reduce a 1,40 x 10⁻⁴ M, unas cinco veces menor.

Efectos de solubilidad

Un ejemplo práctico muy utilizado en áreas que extraen agua potable de acuíferos calcáreos o calcáreos es la adición de carbonato de sodio al agua cruda para reducir la dureza del agua. En el proceso de tratamiento del agua, se agrega sal de carbonato de sodio altamente soluble para precipitar el carbonato de calcio escasamente soluble. El precipitado de carbonato de calcio muy puro y finamente dividido que se genera es un subproducto valioso que se utiliza en la fabricación de pasta de dientes.

El proceso de salado utilizado en la fabricación de jabones se beneficia del efecto de iones comunes. Los jabones son sales de sodio de ácidos grasos. La adición de cloruro de sodio reduce la solubilidad de las sales de jabón. Los jabones precipitan debido a una combinación de efecto de ion común y fuerza iónica aumentada.

Las aguas marinas, salobres y otras que contienen una cantidad apreciable de iones de sodio (Na⁺) interfieren con el comportamiento normal del jabón debido al efecto de iones comunes. En presencia de exceso de Na⁺, la solubilidad de las sales de jabón se reduce, haciendo que el jabón sea menos efectivo.

Efecto amortiguador

Una solución tampón contiene un ácido y su base conjugada o una base y su ácido conjugado. La adición del ion conjugado dará como resultado un cambio de pH de la solución tampón. Por ejemplo, si tanto el acetato de sodio como el ácido acético se disuelven en la misma solución, ambos se disocian y se ionizan para producir iones de acetato. El acetato de sodio es un electrolito fuerte, por lo que se disocia completamente en solución. El ácido acético es un ácido débil, por lo que solo se ioniza ligeramente. Según el principio de Le Chatelier, la adición de iones de acetato a partir de acetato de sodio suprimirá la ionización del ácido acético y desplazará su equilibrio hacia la izquierda. Por lo tanto, el porcentaje de disociación del ácido acético disminuirá y el pH de la solución aumentará. La ionización de un ácido o una base está limitada por la presencia de su base o ácido conjugado.

NaCH₃CO₂(s) → Na⁺(aq) + CH₃CO₂⁻aq)

CH₃CO₂H(aq) ⇌ H⁺(aq) + CH₃CO₂⁻aq)

Esto disminuirá la concentración de hidronio y, por lo tanto, la solución de iones comunes será menos ácida que una solución que solo contenga ácido acético.

Excepciones

Muchos compuestos de metales de transición violan esta regla debido a la formación de iones complejos, un escenario que no forma parte de los equilibrios que están involucrados en la simple precipitación de sales de una solución iónica. Por ejemplo, el cloruro de cobre (I) es insoluble en agua, pero se disuelve cuando se agregan iones de cloruro, como cuando se agrega ácido clorhídrico. Esto se debe a la formación de iones complejos CuCl₂⁻ solubles.

Efecto de iones poco comunes

A veces, agregar un ion distinto de los que forman parte de la sal precipitada puede aumentar la solubilidad de la sal. Este "salado en" se llama el "efecto de iones poco comunes" (también "efecto de sal" o el "efecto de iones diversos"). Ocurre porque a medida que aumenta la concentración total de iones, la atracción entre iones dentro de la solución puede convertirse en un factor importante. Este equilibrio alternativo hace que los iones estén menos disponibles para la reacción de precipitación. Esto también se llama efecto de iones impares.