Кратко: общий ион уменьшает растворимость соли за счёт смещения равновесия на осадок (закон Ле-Шателье). Если добавление сильной кислоты или основания вступает в химическую реакцию с одним из ионов (протонирует/нейтрализует), то растворимость может увеличиваться.
Пояснение с формулами.
Пусть соль AB диссоциирует:
$$AB(s)\rightleftharpoons A^{+}+B^{-},K_{sp}=[A^{+}][B^{-}].$$ Если из внешнего источника введён общий ион в концентрации $c$ (например, добавлен $A^{+}$), а собственная растворимость соли равна $s$, то
$$[A^{+}]=s+c,[B^{-}]=s,$$ и
$$K_{sp}=(s+c)s=s^2+cs.$$ Решение даёт
$$s=\frac{-c+\sqrt{c^2+4K_{sp}}}{2}\approx \frac{K_{sp}}{c}\text{(при}{c}^2\gg K_{sp}\text{)}.$$ То есть при наличии общего иона $s$ значительно падает (приблизительно обратно пропорционален $c$).
Влияние сильной кислоты/основания (общая логика):
- Если добавляемая кислота реагирует с анионом $B^{-}$ (он — основание, конъюгированная база слабой кислоты $HB$):
$$B^{-}+H^{+}\to HB,$$ то $[B^{-}]$ уменьшается → по $K_{sp}=[A^{+}][B^{-}]$ равновесие смещается вправо → растворимость увеличивается.
- Если добавляем основание, которое увеличивает $[B^{-}]$ (например, добавлен гидроксид, образующий соль с тем же анионом), то $[B^{-}]$ растёт → растворимость уменьшается.
- Аналогично для катиона $A^{+}$: если $A^{+}$ является кислотным (конъюгат слабого основания) и добавление основания нейтрализует $A^{+}$ (образуя малорастворимый/растворимый продукт), то $[A^{+}]$ падает и растворимость увеличивается; добавление кислоты, повышающее $[A^{+}]$, уменьшает растворимость.
Примеры:
- AgCl: $AgCl\rightleftharpoons A{g}^{+}+C{l}^{-}$. Добавление NaCl (общий ион $C{l}^{-}$) уменьшает растворимость. Добавление сильной кислоты $HCl$ дополнительно повышает $[C{l}^{-}]$ — ещё больше уменьшит растворимость. Добавление реагента, потребляющего $C{l}^{-}$ (маловероятно), увеличило бы растворимость.
- CaF2: $Ca{F}_2\rightleftharpoons C{a}^{2+}+2F^{-}$. Добавление HF (слабая кислота) протонирует $F^{-}$: $F^{-}+H^{+}\to HF$, $[F^{-}]$ падает → растворимость CaF2 растёт. Добавление сильного основания (NaOH) увеличит $[F^{-}]$ (через образование комплексов/соли) → растворимость уменьшится.
Замечание: также могут играть роль комплексообразование и изменение ионной силы раствора — они модифицируют простую картину Ksp.