2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12
Molekuli vode imaju svojstva vezivanja, jer imaju nepodijeljene parove elektrona.
Kada se metalni katjoni, koji imaju sposobnost formiranja kompleksa, stave u vodu, oni ne ostaju u obliku jednostavnih jona
Ali oni formiraju vodene kompleksne jone, predstavljene opštom formulom:
Proces formiranja novog kompleksa, kada se uvedu drugi linkeri, ne treba posmatrati kao proces direktnog vezivanja između metalnog kationa i prisutnih linkera, već kao proces supstitucije vode molekule (vezivanje) vodenog kompleksa najstabilnijim vezama.
Primjer: Kada se Cu2+ stavi u vodu, ostaje u obliku vodenog kompleksa
[Cu(H2O)4]2+
Kada se amonijak (NH3) postepeno dodaje ovoj otopini, molekuli vode vodenog kompleksa zamjenjuju se molekulima amonijaka, sa formiranjem kompleksa prve vode -amonijak, zatim kompleks amonijaka:
Na ovaj način, svaki kompleks se postepeno transformiše u stabilniji.
Zamjena jednog vezivnog sredstva drugim, zajedno sa atomommetala, može se pojaviti različitim brzinama, što omogućava da se kompleksi klasifikuju kao labilni, kada se zamjena veze odvija brzo, ili inertna, kada je supstitucija spora.
Da bi se smatrala labilnom, razmjena veza u kompleksu mora se dogoditi za manje od jedne minute, na 25 ºC iu 0,1 M rastvoru (po konvenciji).
Većina kompleksa, uključujući i vodene, je labilna.
Ova konstanta definira odnos između koncentracije kompleksnog metalnog jona i koncentracija metalnih jona i slobodnih veza u otopini. Posljedično, što je veća vrijednost K, to je veća stabilnost metalnog kompleksa.
Kada je u pitanju formiranje kompleksa koji uključuje uzastopne korake reakcije, kao u primjeru ispod:
Konstante k1, k2, k3, kn, poznate su kao “konstante parcijalne formacije” i njihov proizvod je “apsolutna ili ukupna formacija konstante”.
Kombinujući množenjem sve gore navedene jednačine dobijamo:
Gdje je k=konstanta stabilnosti ili konstanta formiranja kompleksa.
Faktori koji utiču na ravnotežu – Uticaj pH na ravnotežu metalnog kompleksa
Mnogi agensi za kompleksiranje i keliranje su Lewisove baze (to jest, sposobne da doniraju elektronske parove) i takođe Brönstedove baze (to jest, sposobne da prihvate protone) i posljedično,će biti pod utjecajem promjena pH.
Na kelatometrijsku reakciju utiče pH, jer helirajući agens nije u potpunosti prisutan u obliku slobodnog helirajućeg jona, to jest, joni vodonika se takmiče sa ionom metala u kelaciji.
Dakle, formiranje kompleksa se može opisati jednačinom (1):
Za koji je ravnotežni izraz (2):
Što se takođe može tumačiti odvojeno na sledeći način (3)
Y
Deljenjem izraza (6) sa (4) imaćemo:
Odakle se, upoređujući sa jednadžbom KH i L (4), može izvući da:
Gdje su KH i L konstanta stabilnosti kompleksa sa protonom (koja se također naziva jonizacijska konstanta u slučaju aminopolikarboksila).
U međuvremenu, svaki stepen jonizacije aminopolikarboksilne kiseline je definisan jonizacionom konstantom.
Kao rezultat ove bazičnosti (sklonosti reagovanju sa protonima) koju predstavljaju kelirajući joni L, formiranje kompleksa je funkcija pH.
Dakle, prividna konstanta formacije iliefektivna konstanta stabilnosti kompleksa pri datom pH, može se definirati izrazom:
Gdje [L’H] označava ukupnu koncentraciju helatnog agensa koji nije vezan za metal, pri datom pH. Dakle, za ukupnu koncentraciju [L’H]:
Zamjenom vrijednosti [HL], [H2L] itd., vrijednostima datim parcijalnim konstantama jonizacije (9) do (11) dobijamo:
Međutim, termin [L’H] se može dobiti i iz izraza:
Gdje je αH količnik između ukupne koncentracije helatnog agensa koji nije vezan za metal pri datom pH, to je ukupna koncentracija helatnog agensa.
Zamjenom vrijednosti jednačine (16) u (14) imamo:
Moguće je, uz pomoć prikazanih izraza, izvući vrijednost prividne konstante stabilnosti pri određenom pH kao:
Gdje je K konstanta apsolutne stabilnosti.
