El efecto iónico común y la precipitación selectiva
Efecto iónico común
El efecto de iones comuneses el fenómeno en el que la adición de un ion común a dos solutos provoca la precipitación o reduce la ionización. Usted conoce el principio de Le Chatelier, que establece que una reacción permanece en equilibrio a menos que una fuerza externa actúe sobre ella; entonces la reacción cambiará para adaptarse a la fuerza y restablecer el equilibrio. Esto significa que si desea que una reacción cambie, simplemente aplique una fuerza externa, como temperatura, concentración o presión. En el caso del efecto del ion común, una reacción se puede cambiar agregando un ion que sea común a ambos solutos, cambiando así la concentración del ion en la solución y cambiando el equilibrio de la reacción. El efecto neto del ion común es que reduce la solubilidad del soluto en la solución. El efecto de iones comunes puede hacer que las sustancias insolubles sean más insolubles.
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Un ejemplo del efecto de iones comunes es cuando se agrega cloruro de sodio (NaCl) a una solución de HCl y agua. El ácido clorhídrico y el agua están en equilibrio, siendo los productos H3O + y Cl-. Luego, se agrega un poco de cloruro de sodio a la solución.
- HCl + H2O -> H3O + + Cl-
- NaCl produce Na + + Cl-
El NaCl se disuelve en la solución, formando Na + y Cl-. A medida que el NaCl se disuelve, aumenta la concentración de iones Cl-. El sistema se adapta al combinar el Na + y el Cl- de nuevo en NaCl, que es un sólido y precipita de la solución. En efecto, se agregaron más iones Cl-, que son comunes a ambas reacciones, a la solución en equilibrio, por lo que el equilibrio se desplazó hacia la izquierda.
¿Qué pasaría con la solubilidad de una solución saturada de MgCO3 si agrega K2CO3?
- MgCO3 produce Mg2 + + CO32-
- K2CO3 produce 2K + + CO32-
Entonces, al agregar el K2CO3, la concentración de iones CO32- aumenta, lo que hace que el equilibrio de la reacción se desplace hacia la izquierda, lo que produce más MgCO3 y la solubilidad disminuye.
Cálculos de equilibrio
Veamos un ejemplo. Si AgCl se disuelve en una solución que ya tiene una concentración de iones Cl- de 0.05 M, ¿qué sucede con la solubilidad de AgCl? La Ksp de AgCl es 1.8 * 10 ^ -10. Comencemos con las ecuaciones:
- AgCl produce Ag + + Cl-
- Ksp (la constante de solubilidad) = [Ag +] * [Cl-]
Como hay moles iguales de Ag + y Cl- en la solución, sabemos que su concentración es la misma y podemos hacer que x denote su concentración.
Para la concentración de Cl-, la disolución de AgCl agrega más Cl- a la cantidad de Cl- ya presente en la solución, que es 0.05 M. La ecuación completa se convierte en 1.8 * 10 ^ -10 = [ x ] * [ x + 0.05 ].
Esto se simplifica a 1.8 * 10 ^ -10 = x ^ 2 + 0.05 x , que es una ecuación cuadrática. Afortunadamente para nosotros, no necesitamos resolverlo. x va a ser un número muy pequeño, por lo que cuando se agrega a 0.05, no será significativo. Por lo tanto, no será un error significativo si no lo tenemos en cuenta. Cuando se trata de Ksp, los valores son bastante inexactos de todos modos, por lo que el pequeño error introducido al omitir x no importará demasiado. La nueva ecuación se convierte en 1.8 * 10 ^ -10 = x * [0.05]. x = 3,6 * 10 ^ -9; esto significa que la concentración de Ag + y Cl- es 3.6 x 10 ^ -9.
Ahora necesitamos saber cuál era la concentración de esos iones antes de agregarlos a la solución. Ksp = [Ag +] * [Cl-]. Nuevamente, permita que x sea igual a Ag + y Cl-.
- 1.8 * 10 ^ -10 = x ^ 2
x = 1.3 * 10 ^ -5
Entonces, como puede ver, las nuevas concentraciones de Cl- son mucho menores que las anteriores. 3,6 * 10 ^ -9 <1,3 * 10 ^ -5. ¿A dónde fueron todos esos Cl- iones? Se volvieron a convertir en AgCl.
Predicción de precipitaciones
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Se forma un precipitado cuando una sustancia es insoluble en agua. Por lo tanto, tiene sentido que si haces algo aún más insoluble agregando un ion común, se formará un precipitado. Esto se demostró en el problema anterior que acabamos de hacer. Agregamos AgCl- a una solución que ya tenía iones Cl-. Después de hacer todas las matemáticas, encontramos que la concentración de iones Cl- disminuyó y la ecuación de equilibrio se desplazó hacia la izquierda. Si la ecuación de equilibrio se desplaza hacia la izquierda al agregar iones comunes, se formará un precipitado. Esto se debe a que se está haciendo más sólido y debe salir de la solución.
Resumen de la lección
El efecto del ión común es el fenómeno en el que la adición de un ión común a dos solutos provoca precipitación o reduce la ionización. Cuando un ion que es común a ambos solutos se agrega a la reacción en equilibrio, esa reacción cambiará de una manera para disminuir la concentración de ese ion, generalmente desplazándose hacia la izquierda y haciendo un sólido que precipita fuera de la solución. El efecto neto del ion común es que reduce la solubilidad del soluto en la solución. El efecto iónico puede hacer que las sustancias insolubles sean más insolubles.
Los resultados del aprendizaje
Siguiendo esta lección, podría:
- Recuerda cuál es el efecto de iones comunes
- Usando una constante de solubilidad, determine qué pasará con la solubilidad de una sustancia dada una concentración de iones particular
- Predecir cuándo se formará un precipitado en una solución