تأثير الأيون المشترك على ذوبانية الاملاح
الأيون المشترك هو من ثوابت التوازن غير المتجانس وهذا ما يحدث خلال مرحلتين مختلفتين وفي حال وجود الكثير من الأملاح داخل النظام فهذا يعني أنها سوف تتأين جميعها داخل المحلول تحديداً إذا كانت تلك الأملاح تحتوي على الكاتيون أو الأنيون من النوع الشائع حيث أن هذه الأملاح تعمل على تركيز الايون المشترك مثل المحلول الذي يحتوي كلوريد الصوديوم بالإضافة إلى كلوريد البوتاسيوم فهذا يؤدي إلى توازن الشحنات أو توازن الكتلة أو الأثنين معاً وهذا يؤدي إلى نفس النتيجة.
وهذا يعني أن المنتج القابل للذوبان يكون ذات تركيز من التوازن بين الكاتيون والأنيون الذين يرتبطوا معاً بصورة عكسية وهذا يعني أيضاً ان زيادة تركيز نسببة الأنيون يعني انخفاض الحد الأقصى من تركيز الكاتيون الضروري لإتمام حدوث الترسيب والعكس صحيح وبالتالي فإن قابلية الذوبان الخاصة بالمركب الأيوني تعني إعتماد على تركيز الأملاح التي تحتوي على نفس نوع الأيونات حيث أن تغير أو اضافة الكاتيون أو الأنيون قد يغير من التوازن بين حدوث الذوبان، حيث أن قابلية ذوبان أي نوع من أنواع الأملاح القابلة للذوبان قد تنخفض بسبب وجود الملح القابل للذوبان داخل المحلول والذي يحتوي على الأيون المشترك حيث أن الايونات تكون دائماً معقدة.
مسائل على تأثير الأيون المشترك
عند محاولة إذابة محلول كلوريد الرصاص في محلول كلوريد الصوديوم بدلاً من إستخدام الماء فهذا يعني اختلاف في حسابات التأثير الخاص بالذوبان حيث يكون تركيز أيونات الكلوريد خاضع تبعاً إلى محلول كلوريد الصوديوم ، وسوف تكون عدد الأيونات الخاصة بكلوريد الرصاص قليلة جداً مقارن من التركيز الخاص بكلوريد الصوديوم.[1]
عرف الأيون المشترك
الأيون المشترك هو المحلول الغني بكبريتات الكالسيوم والذي يحدث توازن بين كبريتات الكالسيوم الصلب وبين أيونات المحلول، وعند افتراض إضافة بعض نترات الكالسيوم إلى المحلول المشبع فسوف يزداد التركيز الخاص بأيون الكالسيوم داخل المحلول لأن المنتج الأيوني لـ [Ca 2+] مضروبًا في [SO 4 2−] سوف يزداد ويصبح أكبر من قبل وهذا يعني في هذا المثال أن التوازن سوف يتجه إلى اليسار من أجل القيام بتخفيف الضغط على أيون الكالسيوم التي إضيف للمحلول ما يسبب في حدوث ترسيب لكبريتات الكالسيوم المضاف للمحلول حتى يصبح المنتج أيوني من جديد وبالرغم من ذلك لن تصبح تركيزات ايون الكالسيوم مساوية لتركيز أيون الكبريتات بل سوف تكون تركيز أيون الكالسيوم أكبر من تركيز أيون الكبريتات
وهذا يوضح أن التأثير الأيوني هو ناتج عن أيون مشترك لكلتا الأملاح التي توجد داخل المحلول حيث أن التأثير الأيوني منخفض في قابلية ذوبان المركب الأيوني وذلك بسبب إضافة الأيون المشترك حيث أن إضافة أيون الكالسيوم إلى المحلول المشبع بكبريتات الكالسيوم تسبب في ترسيب CaSO4 من داخل المحلول وهذا يقلل من قابلية الذوبان الخاصة به مما يؤدي أيضاً إلى إضافة محلول يحتوي على أيون الكبريتات مثل إضافة كبريتات البوتاسيوم الذي يؤدي إلى حدوث نفس التأثير.[2]
وجود الايون المشترك في محلول يزيد ذائبية المادة المذابة
من شروط وجود الأيون المشترك داخل المحلول حتى يزيد من معدل الذوبان الشروط الآتية:
- وجود مادة صلبة تخرج من المرحلة السائلة للمحلول.
- خروج الحلول من المادة السائلة إلى مادة صلبة.
- وجود صخور غنية من الرواسب البحرية ومن رواسب المياه العذبة والتي تتكون أساسًا من الكالسيت (CaCO₃) وهذا يحدث في مجموعة متنوعة من الأشكال البلورية والغير متبلورة.
حيث يكون لدى المحلول المذاب حالة من التوازن حيث أن إضافة الأيون المشترك والذي يكون مكون من مادة صلبة وذائبة وهذا يقلل من قابلية الذوبان في المحلول وهذا يعني إتجاه التفاعل إلى اليسار نحو المواد المتفاعلة من أجل تخفيف الضغط الناتج من الفائض حيث أن التوازن ينتقل إتجاه المواد المتفاعلة حيث تترسب المواد التي تذاب، وقد يستفيد العلماء من هذه الخاصية من ناحية التنقية الخاصة بالماء وتحديداً في المناطق التي تكون مصدراً كبيراً للمياه مثل الطباشير أو الحجر الجيري، حيث تحتوي المياه على فائض كبير من كربونات الكالسيوم CaCO3 وهذا ما يحدث داخل عملية معالجة المياه حيث يتم إضافة ملح كربونات الصوديوم من أجل ترسيب كربونات الكالسيوم كما يتم استخدام رواسب كربونات الكالسيوم والتي تكون ذات نسبة كبير في النقاء في صناعة معجون الأسنان.[3]
قانون الأيون المشترك
قانون الأيون المشترك هو الذي يعتمد على الأيون الشائع في مدى التأثير والذي يعمل على تأين الإلكتروليت أثناء إضافة إلكتروليت آخر والذي يحتوي على ايون موجود في الإلكتروليت الأول وهذا يعني يحتوي على أيون شائع والتي تعتبر نتيجة لقانون التوازن، مثل التوازن الذي يحدث في محلول ويوجد منه عدة أنواع ترتبك مع بعضها البعض لوصول العملية إلى توازن كيميائي وهذا يحدث مع زيادة توازن كيميائي وزيادة أيضاً في تركيز أحد الأيونات المنفصلة داخل المحلول بالإضافة إلى إضافة بعض العناصر الأخرى التي تعتبر من ذات نوع الأيون وهذا يؤدي إلى زيادة معدل ارتباط الأيونات.
ويمكن معرفة وملاحظة التأثير الأيوني عند إضافة كلوريد الهيدروجين الغازي عبر محلول كلوريد الصوديوم وهذا يؤدي إلى حدوث ترسيب كلوريد الصوديوم نتيجة زيادة أيونات الكلوريد في المحلول والذي ينتج نتيجة تفكك حمض الهيدروكلوريك، ولكن لا يمكن معرفة هذا التأثير الموجود داخل مركبات المعادن وذلك لأن عناصر الكتلة تميل إلى تكوين أيونات معقدة ولكن يمكن ملاحظة ذلك بسهولة في مركب كلزريد النحاس وهو مركب قابل للذوبان في الماء، حيث يمكن إذابة هذا المركب بإستخدام الماء وإضافة أيونات الكلوريد الذي يؤدي إلى تكوين أيون مركب آخر CuCl2 والذي يكون قابل للذوبان بإستخدام الماء.
ويمكن التأثر في قابلية الذوبان بالملح داخل المحلول من خلال إضافة أيون مشترك ويمكن أيضاًاستخدام التأثير الأيوني من أجل الحصول على مياه شرب تتكون من طبقات مياه جوفية والتي تكون مياه جوفية ممزوجة بالصخور المنفذة أو بعض المواد الأخرى والتي من الممكن أن تحتوي على الطباشير او الحجر الجيري إلى جانب أن يتك إضافة كربونات الصوديوم إلى الماء من أجل خفض نسبة عسر الماء
وهذا يتم في معالجة المياه من خلال استخدام التأثير الأيوني من اجل ترسيب كربونات الصوديوم التي لا تذوب غالباً إلا قليلاً في الماء ولكن يمكن استخدام كربونات الصوديوم كبيرة الذوبان، ويتم الحصول على الترسيبات الخاصة بكربونات الكالسيوم تكون ذات دقة وذات تركيبة نقية من كربونات الصوديوم حيث أن راسب كربونات الكالسيوم CaCO3 تعتبر منتج ثانوي يمكن استخدامه في تصنيع معجون الاسنان، كما أن الصابون هو عبارة عن أملاح الصوديوم للأحماض الكربوكسيلية التي تحتوي على مجموعة كبيرة من الأحماض الدهنية، ولكن يمكن ملاحظة التأثير الأيوني عن طريق عملية التمليح التي تستخدم داخل عملية تصنيع الصابون
رد مع اقتباس