Stała trwałości kompleksu


Stała trwałości kompleksu w encyklopedii

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Stała trwałości kompleksustała równowagi dynamicznej dla reakcji tworzenia kompleksu.

Stała trwałości | edytuj kod

Atom centralny M w serii reakcji z ligandami L może utworzyć związek kompleksowy MLn.

Rozróżnia się stałe stopniowe opisujące równowagę dynamiczną przyłączenia kolejnego ligandu oraz stałe całkowite (stałe sumaryczne) dla reakcji sumarycznych:

  • M + L M L {\displaystyle M+L\rightleftarrows ML}
stopniowa stała trwałości k 1 = M L M L {\displaystyle k_{1}={\frac {[ML]}{[M][L]}}} całkowita stała trwałości β 1 = M L M L = k 1 {\displaystyle \beta _{1}={\frac {[ML]}{[M][L]}}=k_{1}}
  • M L + L M L 2 {\displaystyle ML+L\rightleftarrows ML_{2}} oraz reakcja sumaryczna M + 2 L M L 2 {\displaystyle M+2L\rightleftarrows ML_{2}}
stopniowa stała trwałości k 2 = M L 2 M L L {\displaystyle k_{2}={\frac {[ML_{2}]}{[ML][L]}}} całkowita stała trwałości β 2 = M L 2 M L 2 = k 1 k 2 {\displaystyle \beta _{2}={\frac {[ML_{2}]}{[M][L]^{2}}}=k_{1}\cdot k_{2}}

{\displaystyle \cdots }

  • M L n 1 + L M L n {\displaystyle ML_{n-1}+L\rightleftarrows ML_{n}} oraz reakcja sumaryczna M + n L M L n {\displaystyle M+nL\rightleftarrows ML_{n}}
stopniowa stała trwałości k n = M L n M L n 1 L {\displaystyle k_{n}={\frac {[ML_{n}]}{[ML_{n-1}][L]}}} całkowita stała trwałości β n = M L n M L n = k 1 k 2 k n {\displaystyle \beta _{n}={\frac {[ML_{n}]}{[M][L]^{n}}}=k_{1}\cdot k_{2}\cdot \dots \cdot k_{n}}

W roztworze zawsze obecne są wszystkie formy kompleksu, jednak w przypadku niektórych kompleksów pewne ich formy są tak trwałe, a jednocześnie pozostałe stanowią znikomy ułamek całości, że podaje się jedynie jedną wartość stałej trwałości dla formy której jest najwięcej (np. heksacyjanożelaziany żelaza - zob. żelazicyjanki i żelazocyjanki).

Bilans form kompleksu | edytuj kod

Bilans ilości metalu - zakładamy, że tworzą się tylko kompleksy tzw. jednordzeniowe (z jednym atomem centralnym metalu):

C M = M + M L + M L 2 + . . . + M L n {\displaystyle C_{M}=[M]+[ML]+[ML_{2}]+...+[ML_{n}]}

Bilans ilości ligandu:

C L = L + 1 M L + 2 M L 2 + . . . + n M L n {\displaystyle C_{L}=[L]+1\cdot [ML]+2\cdot [ML_{2}]+...+n\cdot [ML_{n}]}

gdzie:

  • CM - całkowite stężenie metalu w roztworze
  • CL - całkowite stężenie ligandu w roztworze
  • [M] stężenie wolnego metalu
  • [MLk stężenie formy kompleksu, M L k = β k M L k {\displaystyle ML_{k}=\beta _{k}[M][L]^{k}}
  • [L] stężenie wolnego ligandu

Stąd łatwo otrzymamy zależność stężenia wolnego jonu centralnego (metalu) [M] w zależności o równowagowego stężenia wolnego ligandu [L]:

M = C M 1 1 + β 1 L 1 + β 2 L 2 + + β n L n = C M 1 1 + j = 1 n β j L j {\displaystyle [M]=C_{M}{\frac {1}{1+\beta _{1}[L]^{1}+\beta _{2}[L]^{2}+\dots +\beta _{n}[L]^{n}}}=C_{M}{\frac {1}{1+\sum _{j=1}^{n}\beta _{j}[L]^{j}}}}

Dla poszczególnych form kompleksu [MLi otrzymamy więc:

M L i = C M β i L i 1 + j = 1 n β j L j {\displaystyle [ML_{i}]=C_{M}{\frac {\beta _{i}[L]^{i}}{1+\sum _{j=1}^{n}\beta _{j}[L]^{j}}}}

Dla wszystkich form metalu (i = 0 .. n - kompleksy i forma nieskompleksowana) ich zawartości określone jako ułamki molowe całej ilości M (czyli CM) są zależne jedynie od stężenia wolnego ligandu:

x M L i = M L i C M = f ( L ) {\displaystyle x_{ML_{i}}={\frac {[ML_{i}]}{C_{M}}}=f([L])}

Ta zależność obowiązuje tylko dla kompleksów jednordzeniowych, dla kompleksów typu MnLm w powyższym wzorze występuje również stężenie metalu.

Przy wykorzystaniu tych prostych zależności można określić obszary występowania poszczególnych form kompleksów i gdy któraś z form wyraźnie przeważa pomijać w rozważaniach formy pozostałe. Robi się tak m.in. dla bardzo trwałych kompleksów żalazocyjanianowych(II) i (III) (patrz żelazocyjanki i żelazicyjanki), dla których rozważa się jedynie formy heksacyjanożelazianowe(II} i (III).

Stała nietrwałości | edytuj kod

Stałe reakcji rozpadu kompleksu określane są jako stałe nietrwałości kompleksu, a ich wartości są odwrotnością odpowiednich stałych trwałości.

Na podstawie artykułu: "Stała trwałości kompleksu" pochodzącego z Wikipedii
OryginałEdytujHistoria i autorzy