Máy tính hiệu ứng ion chung làm gì
Hiệu ứng ion chung là sự giảm độ tan của một hợp chất ion ít tan khi dung dịch đã chứa sẵn một trong các ion của chính nó. Máy tính này nhận tích số tan của muối (Ksp), hệ số tỉ lượng các ion và nồng độ mol của ion chung đã hòa tan sẵn, rồi trả về độ tan mol bị giảm s′ — tức là còn bao nhiêu muối có thể tiếp tục hòa tan. Nó cũng cho biết độ tan trong nước tinh khiết để so sánh, giúp bạn thấy rõ ion chung đẩy cân bằng trở lại phía chất rắn chưa tan mạnh đến mức nào.
Cách sử dụng
Nhập Ksp của muối (chấp nhận ký hiệu khoa học như 1.8e-10). Với muối MxAy, đặt hệ số cation x và hệ số anion y — với AgCl cả hai đều bằng 1; với CaF2 dùng x = 1, y = 2. Nhập nồng độ mol của ion đã có sẵn, rồi chọn ion chung đó là cation hay anion. Kết quả hiển thị độ tan bị giảm và nó nhỏ hơn bao nhiêu lần so với trong nước tinh khiết.
Giải thích công thức
Một muối hòa tan theo cân bằng của nó, và tích số tan xác định tích nồng độ các ion:
$$K_{sp} = [M^{n+}]^x\,[A^{m-}]^y$$
Trong nước tinh khiết, khi mỗi đơn vị công thức giải phóng x cation và y anion, độ tan mol là
$$s = \left( \frac{ K_{sp} }{ x^x\,y^y } \right)^{1/(x+y)}$$
Khi đã có sẵn một ion chung ở nồng độ C, nồng độ của ion đó chủ yếu do C quyết định chứ không phải do muối đang hòa tan (nguyên lý Le Chatelier). Giả sử ion thêm vào chiếm ưu thế — tức là C lớn hơn nhiều so với lượng bổ sung do quá trình hòa tan đóng góp — thì độ tan bị giảm đối với anion chung là
$$s' = \left( \frac{ K_{sp} }{ x^x\,C^y } \right)^{1/x}$$
và đối với cation chung là
$$s' = \left( \frac{ K_{sp} }{ C^x\,y^y } \right)^{1/y}$$
Ví dụ minh họa
Bạc clorua (AgCl, x = 1, y = 1) có Ksp = 1.8 × 10−10. Trong nước tinh khiết, độ tan của nó là s = √(1.8 × 10−10) ≈ 1.34 × 10−5 mol/L. Bây giờ hòa tan nó trong natri clorua 0.10 M, nên anion chung Cl− đã ở mức 0.10 M:
$$s' = \frac{ 1.8\times10^{-10} }{ 0.10 } = 1.8\times10^{-9}\ \text{M}$$
Nền clorua làm giảm độ tan của bạc clorua khoảng 7.450 lần — từ khoảng 1.3 × 10−5 M xuống còn 1.8 × 10−9 M.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao thêm một ion chung lại làm giảm độ tan? Theo nguyên lý Le Chatelier, việc tăng nồng độ của một ion sản phẩm sẽ đẩy cân bằng hòa tan trở lại phía chất rắn chưa tan, nên ít muối hòa tan hơn. Tích nồng độ các ion vẫn phải bằng Ksp, nên nếu một ion bị buộc phải tăng cao thì ion kia phải giảm.
Điều này có giả định ion chung đậm đặc hơn nhiều so với muối đang hòa tan không? Có. Nó dùng phép gần đúng tiêu chuẩn rằng nồng độ ion chung thêm vào C xác định tổng nồng độ của ion đó, điều này chính xác bất cứ khi nào C lớn hơn nhiều so với độ tan bị giảm của muối — đây là trường hợp thông thường. Khi C tương đương với độ tan trong nước tinh khiết, hãy coi kết quả như một ước lượng gần đúng.
Tôi nhập giá trị nào cho nồng độ ion chung? Dùng nồng độ mol của ion chung do nguồn kia, vốn tan hoàn toàn, cung cấp. Với AgCl trong NaCl 0.10 M, ion chung là Cl− ở 0.10 M; với PbCl2 trong Pb(NO3)2 0.20 M, ion chung là Pb2+ ở 0.20 M.
