اثر یون مشترک (Common-Ion Effect): تعریف، مثال و کاربردها
اثر یون مشترک به پدیده‌ای اشاره دارد که در آن انحلال یک الکترولیت (مانند یک نمک کم محلول) در آب، با افزودن یک الکترولیت دیگر که دارای یک یون مشترک با الکترولیت اول است، کاهش می‌یابد. به بیان ساده‌تر، وجود یک یون یکسان در دو ماده مختلف، باعث می‌شود که انحلال ماده کم محلول‌تر، با مشکل مواجه شود. این پدیده در شیمی تجزیه و برای کنترل انحلال‌پذیری مواد کاربرد دارد. با کنترل غلظت یون مشترک، می‌توان میزان انحلال یک ماده خاص را تنظیم کرد.
مکانیسم عمل اثر یون مشترک
در یک محلول آبی، انحلال نمک‌ها بر اساس حاصل‌ضرب انحلال‌پذیری (Ksp) آن‌ها تعیین می‌شود. این مقدار، یک ثابت تعادل است که نشان‌دهنده‌ی میزان انحلال نمک در آب است. اگر دو نمک در محلول دارای یک یون مشترک (کاتیون یا آنیون) باشند، حضور این یون مشترک در هر دو نمک، بر غلظت کلی آن یون در محلول تاثیر می‌گذارد. این افزایش غلظت یون مشترک، انحلال‌پذیری نمک کم‌محلول‌تر را کاهش می‌دهد.
این پدیده، توجیهی بر اساس اصل لوشاتلیه دارد. طبق این اصل، اگر غلظت یکی از مواد شرکت‌کننده در یک واکنش تعادلی افزایش یابد، تعادل به سمتی جابه‌جا می‌شود که اثر این افزایش را خنثی کند. در مورد اثر یون مشترک، افزایش غلظت یون مشترک، تعادل انحلال نمک کم‌محلول را به سمت تشکیل رسوب (یا عدم انحلال) جابه‌جا می‌کند. بنابراین، انحلال‌پذیری نمک کم‌محلول، به دلیل وجود یون مشترک، کاهش می‌یابد.
مثالی از اثر یون مشترک
برای درک بهتر اثر یون مشترک، انحلال کلرید سرب (II) را در نظر بگیرید. کلرید سرب (II) یک ترکیب کم محلول در آب است و در یک سیستم تعادلی به صورت زیر تفکیک می‌شود:
- PbCl2(s) ⇌ Pb2+(aq) + 2Cl-(aq)
حال، اگر به این محلول اشباع شده، سدیم کلرید (نمک طعام) اضافه کنیم، چه اتفاقی می‌افتد؟ سدیم کلرید نیز در آب تفکیک شده و یون کلرید (Cl-) تولید می‌کند:
- NaCl(s) ⇌ Na+(aq) + Cl-(aq)
افزایش غلظت یون کلرید در محلول، ناشی از افزودن سدیم کلرید، باعث می‌شود که تعادل انحلال کلرید سرب (II) به سمت چپ (تشکیل رسوب PbCl2) جابه‌جا شود. به عبارت دیگر، انحلال‌پذیری کلرید سرب (II) در حضور سدیم کلرید کاهش می‌یابد. این همان اثر یون مشترک است.
اثر یون مشترک در مورد تمام ترکیبات کم محلول صادق است. در واقع، هرگاه یک ترکیب کم محلول در محلولی حاوی یک یون مشترک قرار گیرد، انحلال‌پذیری آن ترکیب کاهش می‌یابد. در مثال کلرید سرب، یون مشترک، آنیون کلرید بود. اما این اصل در مورد کاتیون‌های مشترک نیز صدق می‌کند.
- شیمی
- علم
