در تعادلات انحلال پذیری، اثر یون مشترک تعریف می شود. بدین ترتیب که اگر تعادل میان یک محلول یونی با محلول یونی دیگر برقرار باشد و بین آن ها یک یون مشترک وجود داشته باشد، مقداری که این ماده یونی حل می شود، کاهش می یابد، این اثر را اثر یون مشترک می گویند. چون اثر یون مشترک، تفکیک یک الکترولیت را در صورت افزودن الکترولیتی دیگر کم می کند، در صورتی که الکترولیت جدید دارای یون مشترکی از محلول باشد. اثر یون مشترک را در تعادلات محلول ها با توجه به اصل لوشاتلیه توصیف می کنند.
مفهوم اثر یون مشترک
وقتی یک ترکیب یونی را در یک تعادل یونی وارد می کنیم، در صورتی که ترکیب افزوده شده دارای یونی مشترک از یون های موجود در محلول باشد، غلظت آن زیاد شده و طبق اصل لوشاتلیه تعادل را در جهت این غلظت اضافه شده، جابجا می کند. مثالی از درک مفهوم اثر یون مشترک، تعادلی است که بین اسید استیک و یون های تشکیل دهنده آن یعنی یون های هیدروژن و استات برقرار است.
وقتی در دمای ثابت، مقداری استات سدیم به این محلول اضافه می شود، غلظت یون مشترک استات زیاد می شود و این تحمیل بر تعادل است. بنابراین با این تحمیل، تعادل به سمت کاهش غلظت یون استات پیش می رود و آن با ترکیب شدن با یون هیدروژن انجام می شود. با این حساب، درجه یونش اسید کم می شود.
نمونه ای دیگر از اثر یون مشترک، در محلول سولفات باریمی است که در تعادل با یون های باریم و سولفات هستند. وقتی به این محلول، یون سولفات اضافه می شود، چون این یون مشترک با یون سولفات تولید شده از این ترکیب است، باعث می شود تعادل به سمت چپ جابجا شود. به عبارتی در جهت مصرف یون سولفات اضافه شده و تعدیل این تحمیل وارد شده خواهد بود. پس یون باریم غلظتش کم شده و بر میزان رسوب سولفات باریم افزوده می شود.
مثالی از کاربرد اثر یون مشترک
وقتی اسیدی دارای چند پروتون اسیدی باشد، می تواند به تعداد این هیدروژن ها تفکیک شود. یکی از این اسیدهای چند پروتونی، H2S است که دارای دو مرحله تفکیک است. هر کدام از این مراحل نیز دارای ثابت های تفکیک مخصوص به خود است.
H2S ↔ H+ + HS- K = 1 ͯ 10-7
HS- ↔ H+ + S2- K = 1.3 ͯ 10-13
در این تعادل ها مقدار ثابت تفکیک مرحله دوم نسبت به مرحله اول کمتر و در نتیجه میزان یون های تولید شده در مرحله اول بیشتر خواهد بود. علت این امر در میزان یون هیدروژنی است که در مرحله اول تولید می شود و نقش یون مشترک را دارد. پس در مرحله بعد این یون کمتر تولید می شود.
کاربرد اثر یون مشترک
برای رسیدن به آب های آشامیدنی سفره های آب زیرزمینی که دارای سنگ آهک و گچ هستند، از اثر یون مشترک استفاده می شود. برای این که از میزان سختی آن کاسته شود، کربنات سدیم نیز اضافه می شود. با اضافه کردن این نمک، ترکیبات کلسیمی که در آب ها وجود دارد با نمک کربنات سدیم واکنش داده و به شکل ذرات ریز کربنات کلسیم رسوب می کنند.
صابون ها نیز از موادی هستند که در ساخت آن ها اثر یون مشترک موثر است. چون صابون ها به نمک سدیم کربوکسیلیک اسیدها هستند که زنجیرهای کربنی بلندی دارند. وقتی کلرید سدیم به محلول اضافه می شود، صابون ته نشین می شود. به همین دلیل است که تاثیر صابون ها در آب های شوری چون آب دریاها، کم است.
اثر یون مشترک و تاثیر بر PH
وقتی به یک محلول بافر، میزان کمی اسید یا باز اضافه می شود تاثیر در میزان PH آن نخواهد داشت. اما با اضافه کردن ترکیبی که دارای یونی مشترک با یون های موجود در محلول بافر باشد، میزان PH را تغییر داده و تعادل را جابجا کند. محلولی تعادلی از اسید استیک که اسیدی ضعیف بوده و به صورت جزئی تفکیک می شود و نمک سدیم استات که تفکیکی کامل دارد، به عنوان محلول بافر است.
اگر به این محلول مقداری یون استات افزوده شود، اثر یون مشترک خواهد گذاشت و تعادل را به سمت مصرف این یون پیش می برد. با این تاثیرات، تعادل به سمت راست و کم کردن یونیزه شدن اسید استیک پیش می رود. PH در این تغییرات بالا می رود چون یون هیدروژن کمتر تولید می شود.
ماده ای با خاصیت اکسندگی قوی که در صنایع غذایی چون مواد گوشتی به عنوان نگهدارنده در مقابل باکتری های مضر استفاده می شود، نیتریت سدیم است. علاوه بر ماندگاری بالا، نیتریت سدیم می تواند عطر و طعم شور و خوبی به گوشت داده و باعث رنگ قرمز آن شود. خود این ماده به حالت جامد بوده و رنگ سفید یا زرد کمرنگی دارد. فروش نیتریت سدیم به وسیله وارد کنندگان و یا تولید کنندگان مختلف انجام می شود. در فروش نیتریت سدیم، نوع خوراکی و صنعتی می تواند دارای قیمت های مختلفی باشد. نیتریت سدیم به راحتی در آب حل می شود و در تولید داروها، رنگ ها و آفت کش ها کاربرد دارد.
تولید نیتریت سدیم
با کاهش دادن نمک های نیترات طی واکنش های اکسایش و کاهش، می توان نیتریت سدیم را تولید کرد. شرایط انجام این واکنش قرار گرفتن در معرض نور، حرارت، فلزات، هیدروژن و الکترولیت ها است. عامل اکسید شونده در این واکنش اکسایش-کاهشی، سرب و نمک های نیترات نیز به عنوان عامل کاهش یافته هستند. ضایعات آهن نیز می تواند به عنوان عامل اکسید شونده استفاده شود.
همان طور که گفته شد، بیشترین استفاده این ماده در تولید فراورده های گوشتی است که به عنوان نگهدارنده و بهبود دهنده رنگ در آن ها استفاده می شود. فروش نیتریت سدیم تحت بازارهای جهانی است که در هفت منطقه جهان اروپای غربی، آمریکای شمالی، آمریکای لاتین، خاورمیانه، آفریقا، آسیا و اقیانوسیه به جز ژاپن هستند. در آمریکای شمالی استفاده از فراورده های گوشتی که ماندگاری طولانی دارند، ارجحیت دارد و به همین دلیل فروش نیتریت سدیم در این مناطق بیشتر است.
کاربرد نیتریت سدیم
از نیتریت سدیم می توان برای سم زدایی و درمان مسمومیت های ناشی از سیانید استفاده کرد. زیرا آنزیم سیتوکروم اکسیداز در نتیجه ترکیب این ماده با سیانید حاصل می شود. با تبدیل سیانید به تیوسیانات، فعالیت سم زدایی زیاد می شود.
بعد از فروش نیتریت سدیم که می تواند توسط شرکت های مختلفی ارائه شود، در صنعت استفاده های زیادی از این ماده می شود. به عنوان مثال در تولید ترکیبات ارگا نیتروژن، تبدیل آمین ها به دی آزوها برای تولید رنگ ها، تولید ترکیبات نیتروزو که در لاستیک سازی استفاده می شود، به عنوان افزودنی در گریس های صنعتی، ماده ضد کف در تولید بوتادی ان، تولید اکسید نیتریک، مواد اولیه در تولید داروهایی چون آمینوپیرین و تب بر سولپیرین و ... استفاده می شود.
مهمترین کاربردی که از نیتریت سدیم می شود در فراورده های گوشتی برای افزایش ماندگاری آن هاست. با افزودن نیتریت سدیم و نمک به گوشت هایی مانند هات داگ، رنگ آن قرمز و سپس صورتی می شود. این ماده رنگ و طعم فراورده های گوشتی را زیاد می کند و از بوتولیسم آن ها جلوگیری می کند. مقدار کمی از نیتریت سدیم (2 تا 14 ppm) لازم است تا رنگ فراورده های گوشتی را تغییر دهد. علت این تغییر نیتروسیلین سازهایی است که به کمک نیتریت تشکیل می شود و این عوامل نیتریک اکسیدها را که باعث تغییر رنگ گوشت می شوند، نابود می کنند.
مزیت های کاربرد نیترت سدیم
در مهار رشد اسپورهای کلستریدیوم بوتولینوم در گوشت های سرد و منجمد شده، نیتریت سدیم نقش دارد. این ماده می تواند عوامل بیماری زا و فاسد کننده را از بین ببرد. از این ماده به عنوان راه حلی جدید در درمان برای پیونداعضا، سکته های قلبی، بیماری های کم خونی داسی شکل و یا مشکلات عروقی پا استفاده می شود. نیتریت سدیم آتش زا نیست ولی در صورت مواجه شدن حجم زیادی از آن در برابر آتش، منفجر می شود. تجزیه خود به خودی نیتریت سدیم اتفاق می افتد وقتی که این ماده به ترکیبات دی آمونیوم برخورد کند. در این تجزیه گرمایی آزاد می شود که مواد آتش زا را مشتعل می کند. سالی که این ماده در لیست مواد ایمن مورد استفاده در صنایع دارویی قرار گرفت، 1920 و 1930 بود.
عوارض کاربردی نیتریت سدیم
از عوارض استفاده از نیتریت سدیم می توان به پایین آوردن فشار خون، سردرد، تنگی نفس، استفراغ و کاهش سطح هوشیاری اشاره کرد. میزان سمیت این ماده پایین است که اگر فردی به میزان 4,6 کیلوگرم از این ماده را مصرف کند و در صورتی که وزنی برابر 65 کیلوگرم داشته باشد، می تواند مرگ او را سبب شود. اگر نیتریت و یا نیترات ها توسط بدن بلعیده شود می تواند با بعضی از سلول ها واکنش دهد که آژانس بین المللی تحقیقات سرطان، آن را در زمره مواد سرطان زا قرار داده است.