同离子效应
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同离子效应
两种含有相同离子的盐(或酸、碱)溶于水时,它们的溶解度(或酸度系数)都会降低,这种现象叫做同离子效应。
在弱电解质的溶液中,如果加入含有该弱电解质相同离子的强电解质,就会使该弱电解质的电离度降低的效应。
同理,在电解质饱和溶液中,加入含有与该电解质相同离子的强电解质,也会降低该电解质的溶解度。
同离子效应英文名称:common ion effect ,在弱电解质溶液中加入跟该电解质有相同离子的强电解质,可以降低弱电解质的电离度,这种叫做同离子效应。
在弱酸溶液中加入该酸的可溶性盐(如在醋酸溶液中加入少量固体醋酸钠),或在弱碱溶液中加入该碱的可溶性盐(如在氨水中加入氯化铵),都会发生同离子效应。
发生同离子效应的原理主要是加入相同离子后,使原电解质的电离平衡向生成原电解质分子的方向移动,从而降低原电解质的电离度。
在电解质饱和溶液中加入跟该电解质有相同离子的强电解质,从而降低原电解质的溶解度,这种现象也叫同离子效应。
这是因为增加溶液中离子的浓度,使有关离子浓度的乘积超过原电解质的溶度积常数,使原电解质沉淀下来。
[1]
种类
同离子效应有两种,一种是降低弱电解质的电离度;另一种是降低原电解质的溶解度。
即,在电解质1的饱和溶液中,加入和电解质1有相同离子的强电解质2,因而降低电解质1的溶解度的效应叫同离子效应。
这种效应对于微溶电解质特别显著,在化学分析中应用很广。
对此现象可以这样来理解:难溶电解质的溶解和沉淀是一种动态平衡,所以溶液中有关离子浓度的(某种!)乘积是一个常数--溶度积。
例如[BiO+][Cl-]=Ksp=常数c,假定原来单纯的BiOCl的饱和溶液中,
[BiO+]=[Cl-];加了NaCl后,[Cl-]大大增加,但是常数c仍然得满足,所以必然是[BiO+]大大降低,它无处可去,只有沉淀![BiO+]降低就意味着BiOCl 的溶解度下降了。
上面提到的降低弱电解质的电离度的原理类推。
在弱电解质溶液中加入含有与该弱电解质具有相同离子的强电解质,从而使弱电解质的解离平衡朝着生成弱电解质分子的方向移动,弱电解质的解离度降低的效应称为同离子效应。
①使弱电解质电离度减小例如,在醋酸溶液中加入醋酸钠,由于醋酸钠是强电解质、在水中全部电离成Na+和Ac-,溶液中Ac-浓度增大,大量的Ac-同H+结合成醋酸分子,使醋酸的电离平衡向左移动
因此, 醋酸的电离度减小,溶液中H+浓度降低。
在弱碱溶液中加入弱碱盐,例如,在氨水中加入氯化铵,也存在同离子效应。
有同离子效应时计算氢离子浓度的一般公式为:
式中Kα为弱酸的电离常数,c为浓度。
同理可得:
式中Kb为弱碱的电离常数。
②使难溶盐溶解度降低例如,硫酸钡饱和溶液中,存在如下平衡:
在上述饱和溶液中加入氯化钡,由于氯化钡完全电离,溶液中[Ba2+]突然增大,[Ba2+]>KSP,原来的平衡遭到破坏,>KSP时,[Ba2+]大于BaSO4溶解在纯水中的钡离子浓度,而平衡向左移动,析出BaSO4沉淀。
当溶液中再次建立新的平衡,即[Ba2+]则小于BaSO4溶解在纯水中的硫酸根浓度,硫酸钡的溶解度可用新的平衡状态下的来量度。
因此BaSO4在BaCl2溶液中的溶解度比在纯水中要小。
即加入含相同离子的强电解质BaCl2使难溶盐BaSO4的溶解度降低。
同离子效应也可以降低易溶电解质的溶解度。
例如,在饱和的NaCl溶液中加入浓盐酸或通入氯化氢气体,也可以使NaCl晶体析出。
实验
同离子效应使难溶电解质的溶解度降低
原理
在已经建立起溶解平衡的难溶电解质的溶液中,加入含有相同离子的另一强电解质溶液时,由于离子浓度的增加,会使平衡向着生成沉淀的方向进行移动,从而达到新的溶解平衡。
可见相同离子效应会也使难容电解质的溶解度降低。
[用品] 试管、饱和硝酸银溶液、饱和醋酸银溶液、饱和醋酸钠溶液、饱和硝酸钾溶液、饱和氯化铅溶液、饱和氯化钠溶液、饱和硫酸钡溶液、硫酸。
操作
1、硫酸对硫酸钡饱和溶液的作用。
取二支盛有硫酸钡饱和溶液的试管,在其中一试管中加入硫酸钡的饱和溶液,另一试管中加入硫酸,可以看到,只有在加入硫酸的试管中才有浑浊现象产生。
这是由于BaSO4(s)=Ba2+(aq)+SO42-(aq)
[Ba2+][SO42-]=KSP=1.8×10-10
在上述饱和溶液中加入相同离子SO42-,使离子浓度增大,平衡向着生成沉淀的方向即降低硫酸钡溶解度方向移动。
2.银离子对醋酸银溶解度的影响和醋酸根离子对醋酸银溶解度的影响。
取两支盛有醋酸银饱和溶液的试管,其中一支加入饱和的硝酸银溶液,一支加入饱和的硝酸银溶液,一支加入饱和的醋酸钠溶液,边加边振荡试管,会发现两试管中都有白色沉淀析出。
即银离子、醋酸根离子都与醋酸银有共同离子。
其作用的结果是,在增大共同离子的浓度后,会使溶解平衡向着不溶的方向进行移动。
3.氯离子对氯化铅溶解度的影响。
在一支试管中加入饱和氯化铅溶液,用滴瓶滴入饱和氯化钠溶液,边滴边摇动,直到观察到有白色沉淀析出为止。