Effetto dello ione comune — ingegnerismo.it

L’effetto dello ione comune è lo spostamento di un equilibrio ionico causato dall’aggiunta di una specie già presente tra i prodotti o tra i reagenti. Nei sali poco solubili si manifesta come una forte riduzione della solubilità: se uno ione è già abbondante in soluzione, il sale tende a sciogliersi meno.

Per il cloruro d’argento:

\mathrm{AgCl(s)\rightleftharpoons Ag^+(aq)+Cl^-(aq)}

il prodotto di solubilità è:

K_{ps}=[\mathrm{Ag^+}][\mathrm{Cl^-}].

In acqua pura, se la solubilità molare è $s$ :

[\mathrm{Ag^+}]=s, \qquad [\mathrm{Cl^-}]=s, \qquad K_{ps}=s^2

In una soluzione che contiene già cloruro, per esempio da $\mathrm{NaCl}$ , la concentrazione totale di cloruro è circa $c+s$ . Quindi:

K_{ps}=s(c+s).

Se $c\gg s$ , l’approssimazione operativa diventa:

s\simeq\dfrac{K_{ps}}{c}

Interpretazione dell’equilibrio

L’ione comune aumenta uno dei fattori del prodotto ionico. Per restare al valore fissato da $K_{ps}$ , l’altro fattore deve diminuire; nel caso di un sale poco solubile, ciò significa che si scioglie meno solido.

Situazione	Espressione dominante	Conseguenza
Acqua pura	$\displaystyle K_{ps}=s^2$	solubilità più alta
Soluzione con ione comune	$\displaystyle K_{ps}\simeq sc$	solubilità ridotta
Aggiunta eccessiva dello ione comune	$\displaystyle Q_{ps}>K_{ps}$	precipitazione del sale

Equilibri acido-base e tamponi

L’effetto non riguarda solo i prodotti di solubilità. Compare anche negli equilibri acido-base: aggiungere la base coniugata di un acido debole riduce la dissociazione dell’acido, mentre aggiungere l’acido coniugato riduce la dissociazione della base debole.

Per un acido debole:

\mathrm{HA\rightleftharpoons H^+ + A^-}

l’aggiunta dello ione comune $\mathrm{A^-}$ sposta l’equilibrio verso $\mathrm{HA}$ . Questo è uno dei meccanismi alla base di una soluzione tampone: la presenza contemporanea di $\mathrm{HA}$ e $\mathrm{A^-}$ consente di assorbire piccole aggiunte di acido o base senza grandi variazioni di pH.

Errori comuni

Trattare sempre la concentrazione dello ione comune come trascurabile.
Usare l’approssimazione $c+s\simeq c$ quando $c$ non è molto maggiore della solubilità prodotta dal sale.
Dimenticare gli esponenti stechiometrici nel prodotto ionico.
Applicare l’effetto dello ione comune a sali molto solubili come se fossero governati da un $K_{ps}$ piccolo.

Vedi anche: Prodotto di solubilità, Solubilità, Soluzione tampone, Equilibrio chimico, Soluzioni tampone: esercizi svolti.