Effetto dello ione comune sulla solubilità

Un sale poco solubile si scioglie ancora meno se nella soluzione è già presente uno dei suoi ioni. È l’effetto dello ione comune: una conseguenza diretta del principio di Le Chatelier applicato all’equilibrio di solubilità, e uno strumento pratico per «costringere» un sale a precipitare il più possibile.

Vediamo in che cosa consiste l’effetto dello ione comune, perché nasce dall’equilibrio, come lo si calcola e a che cosa serve.

Che cos’è l’effetto dello ione comune

La solubilità di un sale poco solubile diminuisce se nella soluzione c’è già uno ione che il sale stesso libererebbe. Per esempio, il cloruro d’argento si scioglie meno in una soluzione che contiene già ioni cloruro (per esempio da NaCl disciolto) che in acqua pura. Lo ione cloruro «in comune» sposta l’equilibrio e riduce la quantità di AgCl che riesce a sciogliersi.

Perché succede: Le Chatelier sull’equilibrio di solubilità

L’equilibrio è AgCl(s) ⇌ Ag⁺ + Cl⁻. Aggiungere ioni cloruro significa aumentare la concentrazione di un prodotto: per Le Chatelier, l’equilibrio si sposta verso sinistra, cioè verso il solido, facendo precipitare parte dell’argento e riducendo la solubilità. Il valore del K_ps non cambia — resta una costante — ma il prodotto [Ag⁺][Cl⁻] deve comunque rispettarlo: se sale [Cl⁻], deve scendere [Ag⁺].

aumento [A⁺] (ione comune) → [B⁻] deve calare → il sale è meno solubile

Come si calcola

Il calcolo è un equilibrio di solubilità con una concentrazione iniziale non nulla dello ione comune. Si imposta la solita relazione K_ps = [Ag⁺][Cl⁻], ma ora [Cl⁻] è dominato dal cloruro già presente. Esempio: in NaCl 0,10 M, la solubilità di AgCl è s = K_ps/[Cl⁻] = 1,8×10⁻¹⁰ / 0,10 = 1,8×10⁻⁹ mol/L. Confrontata con 1,3×10⁻⁵ mol/L in acqua pura, la solubilità è crollata di circa quattromila volte. Poiché il cloruro aggiunto è molto maggiore di quello prodotto dal sale, si può trascurare il contributo del sale al cloruro totale.

A che cosa serve

L’effetto dello ione comune è sfruttato per completare le precipitazioni: in analisi gravimetrica si aggiunge un piccolo eccesso dell’agente precipitante per far precipitare lo ione da determinare nel modo più quantitativo possibile, riducendo le perdite per solubilità. Lo stesso principio spiega perché certi sali precipitano in acque dure ricche di un certo ione, e come si può controllare la solubilità di un composto regolando la concentrazione di uno ione già presente.

Un caso pratico: ridurre le perdite

L’effetto dello ione comune spiega situazioni che altrimenti sembrerebbero strane. Una salamoia già satura di cloruro di sodio scioglie pochissimo altro sale che porti cloruro o sodio; un’acqua ricca di solfato dissolve meno gesso (solfato di calcio) di un’acqua che ne è povera. In laboratorio, per recuperare il massimo di un solido precipitato, lo si lava con una soluzione che contiene già uno dei suoi ioni invece che con acqua pura: così se ne ridiscioglie e se ne perde molto meno durante il lavaggio. È una piccola accortezza che, sfruttando l’equilibrio di solubilità, riduce le perdite in modo sensibile e rende più accurata un’analisi gravimetrica.

Domande frequenti

Che cos’è l’effetto dello ione comune?

È la diminuzione di solubilità di un sale poco solubile quando in soluzione è già presente uno dei suoi ioni. Per esempio l’AgCl si scioglie molto meno in una soluzione che contiene già ioni cloruro che in acqua pura. È una conseguenza diretta del principio di Le Chatelier applicato all’equilibrio di solubilità.

Perché lo ione comune riduce la solubilità?

Perché aggiungere uno ione già prodotto dal sale equivale ad aggiungere un prodotto all’equilibrio di dissoluzione: il sistema reagisce spostandosi verso il solido (Le Chatelier), facendo precipitare parte del sale. Il prodotto delle concentrazioni ioniche deve restare pari al K_ps, quindi se uno ione aumenta l’altro deve diminuire.

Il K_ps cambia con l’effetto dello ione comune?

No. Il K_ps è una costante e dipende solo dal sale e dalla temperatura. Ciò che cambia è la solubilità effettiva del sale e la ripartizione tra le concentrazioni dei due ioni: il loro prodotto resta sempre uguale al K_ps, ma uno ione è in eccesso e l’altro molto ridotto.

Come si calcola la solubilità in presenza di uno ione comune?

Si parte da K_ps = [catione][anione], sapendo che la concentrazione dello ione comune è fissata da quanto se ne è aggiunto. Per AgCl in NaCl la solubilità diventa s = K_ps/[Cl⁻]. Poiché il sale poco solubile contribuisce pochissimo, si usa direttamente la concentrazione dello ione comune aggiunto.

Aggiungere sempre più ione comune fa precipitare tutto?

Solo entro certi limiti. Un piccolo eccesso completa la precipitazione, ma un eccesso forte può ri-sciogliere il precipitato formando ioni complessi (per esempio l’AgCl in cloruro molto concentrato dà AgCl₂⁻). Per questo, in pratica, si aggiunge solo un moderato eccesso di agente precipitante.