Complejos de coordinación, Diapositivas de Química Inorgánica

¡Descarga Complejos de coordinación y más Diapositivas en PDF de Química Inorgánica solo en Docsity!

EQUILIBRI QUÍMIC

Unitat docent 10.- Equilibris de formació de complexos

Complexos de coordinació. Constants d’estabilitat

Introducció

Complex: espècie formada per la associació de 2 o més espècies més simples que poden existir separadament. Molts ions metàl·lics tendeixen a coordinar determinades espècies denominades lligands, per formar complexos estables Complexos de coordinació

Introducció

Fonament de la formació dels complexos de coordinació L’essència del procés de formació dels complexos de coordinació és la transferència d’un o més parells d’electrons des del lligand fins a l’ió metàl·lic. Lligand L donador de e- Metall M acceptor de e

- El parell d’electrons transferit pertanyen simultàniament a l’ió metàl·lic i al lligand formant un enllaç covalent coordinat

M + :L M:L Complex de coordinació

Si el metall pot acceptar més d’un parell d’electrons, a llavors pot coordinar més d’un lligand

M + n L ML

n n Número de coordinació del complex (valors més freqüents: 2, 4 i 6)

Introducció

Propietats dels lligands (L) Classificació segon el nombre d’àtoms: ❑ monoatòmics (tots tenen càrrega negativa): F

• , Cl - , Br - , I - , ...... ❑ poliatòmics (càrrega negativa i neutres): CN

, SCN

, OH

, NH 3 .......

Introducció

Propietats dels lligands (L)

Els anells de quelació augmenten considerablement l’estabilitat del complex

Hi ha quelants que tenen molts parells d’electrons que poden saturar totes les valències de coordinació d’un metall formant complexos molt estables 1:1. Ex. EDTA (àcid etilendiamino tetraàcetic)

+ M

El pH és important

Introducció

Propietats dels ions metàl·lics Els ions metàl·lics tenen diferent capacitat per rebre parells d’electrons. Aquesta capacitat està relacionada amb la CONFIGURACIÓ ELECTRÒNICA ➢ Els ions metàl·lics amb configuració electrònica propera a la configuració de gas noble (orbitals d^10 plens) FORMEN FÀCILMENT COMPLEXOS DE COORDINACIÓ ➢ Els ions metàl·lics amb configuració electrònica de gas noble necessitaria (d 10 s 2 p 6 ) 18 electrons per tenir una nova configuració de gas noble NO FORMEN COMPLEXOS DE COORDINACIÓ Ex. Cu+, Ag+, Au+, Cd2+, Hg2+........ Ex. Metalls alcalins ➢ Els ions metàl·lics alcalinoterris tenen una mida de l’ió molt petita i una càrrega molt elevada (hi ha atracció electrostàtica) FORMEN COMPLEXOS DE COORDINACIÓ Ex. Ca 2+ , Mg 2+

Estabilitat dels complexos de coordinació

Constant d’equilibri Normalment es representa el procés global de formació. La constant de estabilitat global es designa amb la lletra β M + L ML β 1 =

[ML]

[M]·[L]

M + 2L ML 2 β 2 =

[ML 2 ]

[M]·[L]

2 M + 3L ML 3 β 3 =

[ML 3 ]

[M]·[L]^3

M + NL MLN βN =

[MLN ]

[M]·[L]

N

K 1 =

[ML]

[M]·[L]

K 1 ·K 2 =

[ML]

[M]·[L]

[ML 2 ]

[ML]·[L]

K 1 ·K 2 ·K 3 =

[ML]

[M]·[L]

[ML 2 ]

[ML]·[L]

[ML 3 ]

[ML 2 ]·[L]

K 1 ·K 2 ····KN =

[ML]

[M]·[L]

[ML 2 ]

[ML]·[L]

[MLN]

[MLN- 1 ]·[L]

β

N

= K

· K

· K

······K

N

Estabilitat dels complexos de coordinació

Constant d’equilibri

:L els lligands són bases de Lewis Aquestes bases poden interaccionar amb els H+

H + :L HL (^) β 1 =^

[HL]

[H]·[L]

Ka

2H + :L H 2 L (^) β 2 =^

[H 2 L]

[H]

2 ·[L]

[H 2 L]

[HL]·[H]

[HL]

[L]·[H]

Àcid monopròtic Àcid dipròtic

Ka 1

Ka 2 H + :L HL (^) β 1 =^

[HL]

[H]·[L]

Ka 2

Àcid tripròtic 3H + :L^ H 3 L^ β 3 =

[H 3 L]

[H]^3 ·[L]

[H 3 L]

[H 2 L]·[H]

[H 2 L]

[HL]·[H]

Ka 1 Ka 2 Ka 3

[HL]

[L]·[H]

2H + :L H 2 L (^) β 2 =^

[H 2 L]

[H]

2 ·[L]

[H 2 L]

[HL]·[H]

[HL]

[L]·[H]

Ka 2

Ka 3

H + :L HL (^) β 1 =^

[HL]

[H]·[L]

Ka 3

Estabilitat dels complexos de coordinació

Exemple de resolució d’un problema fixant el pH del medi Calcular la [Ag+] en una dissolució a pH= 8,5 obtinguda de dissoldre 2,0 mols de NaCN i 0,1 mols de AgNO 3 fins obtenir 1,00 litre de dissolució. NaCN → Na+^ + CN- AgNO 3 → Ag

• NO 3

Ag

• 2 CN

Ag(CN) 2

CN-^ + H+^ HCN Ke (Ag(CN) 2 - )= 3,2·10+ Ka (HCN)= 4,93·10-^10 Equilibris: **Ke= [Ag(CN) 2

] [Ag+] · [CN-]**^2 β 1 =

[HCN]

[CN-] · [H+]

en función del pH del medio balances de masas: CTotal (Ag)= [Ag+] + [Ag(CN) 2 - ] = 0, CTotal (CN)= [CN-] + [HCN] + 2 [Ag(CN) 2 - ] = 2 Si Ke ↑↑ [Ag(CN) 2

• ] ≈ CTotal (Ag)= 0,1 M CTotal (CN)= [CN

] + β 1 [CN

] [H

] + 2 [Ag(CN) 2

] = 2 CTotal (CN)= [CN-] + Ka-^1 [CN-^ ] 10 - pH^ + 2·0,1 = 2 CTotal (CN)= [CN-] + β 1 [CN-^ ] [H+] + 2 [Ag(CN) 2 - ] = 2 [CN

] = 0,243 M [Ag+] = [Ag(CN) 2 - ] Ke· [CN-]^2

Ke· 0,243^2

[Ag

+

] = 5,3 · 10

- 21

M

Estabilitat dels complexos de coordinació

Exemple de resolució d’un problema sense fixar el pH del medi Calcular la [Ag+] en una dissolució obtinguda de dissoldre 2,0 mols de NaCN i 0,1 mols de AgNO 3 fins obtenir 1,00 litre de dissolució. NaCN → Na+^ + CN- AgNO 3 → Ag

• NO 3

Ag

• 2 CN

Ag(CN) 2

CN-^ + H 2 O HCN + OH- Ke (Ag(CN) 2 - )= 3,2·10+ Ka (HCN)= 4,93·10-^10 Equilibris: Ke= [Ag(CN) 2 - ] [Ag

] · [CN

] 2 balances de masas: CTotal (Ag)= [Ag+] + [Ag(CN) 2 - ] = 0, CTotal (CN)= [CN-] + [HCN] + 2 [Ag(CN) 2 - ] = 2 Si Ke ↑↑ [Ag(CN) 2

] ≈ CTotal (Ag)= 0,1 M Si Ka ↓↓ ; CTotal (CN)= [CN

] + [HCN] + 2 [Ag(CN) 2

] = 2 [CN

] ≈ CTotal (CN) - 2 [Ag(CN) 2

] = 2- 2·0,1 = 1,8 M [CN

] = 1,8 M [Ag+] = [Ag(CN) 2 - ] Ke· [CN-]^2

Ke· 1,8^2

[Ag

+

] = 9,6 · 10

- 23

M