Σταθερότητα Συμπλοκών

Κάθε χημική ένωση θέλει να επιτύχει τη μέγιστη σταθερότητα, η οποία ισχύει για τις ενώσεις συντονισμού. Αναφέρεται στην έκταση της συσχέτισης μεταξύ του μεταλλικού ιόντος και των προσδεμάτων όταν βρίσκονται σε ισορροπία. Η σταθερότητα μπορεί να εκφραστεί από τη σταθερά σχηματισμού, η οποία είναι η αναλογία της συγκέντρωσης του προϊόντος και των αντιδρώντων που αυξάνεται προς την ισχύ της στοιχειομετρικής σταθεράς τους.

Το σύμπλοκο σχηματίζεται από αλληλεπίδραση οξέος-βάσης Lewis. Όσο ισχυρότερη είναι η αλληλεπίδραση, τόσο πιο σταθερό θα ήταν το σύμπλεγμα.

Σημασία της σταθερότητας των συμπλεγμάτων

Η έννοια της σταθερότητας των συμπλεγμάτων μας βοηθά να προσδιορίσουμε την αντιδραστικότητα τους. Η σταθερότητα είναι αντιστρόφως ανάλογη της αντιδραστικότητας. Όσο πιο σταθερή είναι μια ένωση, τόσο λιγότερο αντιδραστική θα ήταν. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η σταθερότητα των συμπλεγμάτων μπορεί να προσδιοριστεί βρίσκοντας τη σταθερά σχηματισμού, που συμβολίζεται με Kf.

Ας το καταλάβουμε χρησιμοποιώντας ένα παράδειγμα:

Εάν η τιμή του Kf είναι υψηλή, αυτό σημαίνει ότι η συγκέντρωση του προϊόντος στο διάλυμα θα είναι υψηλή.

Δεν υπάρχει ιόν μετάλλου στο διάλυμα ελεύθερα. Υπάρχει σε διαλυτωμένη μορφή, δηλ. περιβάλλεται από μόρια διαλύτη. Έτσι, τα μόρια του συνδέτη ανταγωνίζονται τα μόρια του διαλύτη για συντονισμό με το μεταλλικό κέντρο.

Επιπλέον, όλοι οι συνδέτες δεν συντονίζονται με το μέταλλο ταυτόχρονα. Ο συντονισμός γίνεται με έναν σταδιακό τρόπο, όπου ο πρώτος συνδέτης συντεταγμένος πρώτος, ακολουθούμενος από τον δεύτερο συνδετήρα, ακολουθούμενος από τον τρίτο συνδετήρα, και ούτω καθεξής. Η σταθερά σχηματισμού μπορεί να προσδιοριστεί για κάθε βήμα :-

Εδώ τα Kf1, Kf2, Kf3 και Kf4 είναι σταθερές σχηματισμού σταδιακά. Για να γράψουμε τη συνολική σταθερά σχηματισμού για τη συνολική αντίδραση M+4L `⇋ [ML4], μπορούμε να πολλαπλασιάσουμε τις σταθερές σχηματισμού σταδιακά.

Λοιπόν, K στ =K f1 x K f2 x K f3 x K f4

Στις περισσότερες περιπτώσεις, το μέγεθος της σταθεράς σχηματισμού μειώνεται καθώς αυξάνεται ο αριθμός των συνδετών που συντονίζονται στο μεταλλικό κέντρο.

Παράγοντες που επηρεάζουν τη σταθερότητα των συμπλεγμάτων

εξαρτάται από τους ακόλουθους παράγοντες:

1. Φόρτιση στο μεταλλικό ιόν: Είναι ευθέως ανάλογο με τη σταθερότητα των συμπλεγμάτων. Γενικά, όσο μεγαλύτερο είναι το φορτίο στο μεταλλικό ιόν, τόσο μικρότερο είναι το μέγεθος του ιόντος. Αυτό σημαίνει ότι η αναλογία φορτίου/ακτίνας του μεταλλικού ιόντος είναι μεγάλη, γεγονός που προσδίδει μεγαλύτερη σταθερότητα στην ένωση συντονισμού. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η σταθερότητα των συμπλοκών που έχουν το Fe3+ ως ιόν μετάλλου είναι πιο σταθερή από εκείνη που περιέχει Fe2+.
2. Μέγεθος του μεταλλικού ιόντος :Είναι αντιστρόφως ανάλογο της σταθερότητας των συμπλεγμάτων. Αν μιλάμε για τη σειρά 3d, τότε καθώς αυξάνεται το μέγεθος του μεταλλικού ιόντος (θεωρώντας το ιόν μετάλλου ως δισθενές), η σταθερότητα των συμπλεγμάτων διαπιστώνεται ότι μειώνεται.

Καθώς κινούμαστε σε όλη την περίοδο, η ιοντική ακτίνα μειώνεται (λόγω της αύξησης του αριθμού των πρωτονίων στον πυρήνα, γεγονός που αυξάνει τη μεγαλύτερη δύναμη στο κέλυφος σθένους). Η σταθερότητα, επομένως, αυξάνεται κατά τη διάρκεια της περιόδου.

1. Χηλικό φαινόμενο :Οι πολυοδοντωτοί συνδέτες παρουσιάζουν αυτό το αποτέλεσμα καθώς σχηματίζουν μια δακτυλιοειδή δομή γύρω από το μεταλλικό ιόν. Έχουν πολλαπλές θέσεις δότη που μπορούν να δωρίσουν πυκνότητα ηλεκτρονίων στο μέταλλο ταυτόχρονα, με αποτέλεσμα το σχηματισμό ενός κλειστού δακτυλίου. Οι χηλικές ενώσεις αυξάνουν τη σταθερότητα των συμπλεγμάτων.
2. Μακροκυκλικό αποτέλεσμα :Όταν οι συνδέτες που έχουν ήδη δακτύλιο σχηματίζουν σύμπλοκα με μέταλλο, τείνουν να είναι πιο σταθεροί. Αυτό ονομάζεται μακροκυκλικό αποτέλεσμα. Η αίμη του συνδέτη στο σώμα μας παρουσιάζει μακροκυκλικό αποτέλεσμα.

Συμπέρασμα

Σε αυτό το άρθρο, συζητήσαμε τη σταθερότητα των συμπλεγμάτων, τον τρόπο προσδιορισμού τους, γιατί είναι σημαντικό και από ποιους παράγοντες εξαρτάται. Η σταθερότητα των συμπλοκών εξαρτάται τόσο από τη φύση του μεταλλικού ιόντος όσο και από αυτή των προσδεμάτων. Είναι ζωτικής σημασίας καθώς μπορούμε να συντονίσουμε τη σταθερότητα των συμπλοκών τροποποιώντας είτε το μέταλλο είτε το πρόσδεμα. Επιπλέον, ο σχηματισμός συμπλεγμάτων δεν είναι μια διαδικασία ενός σταδίου, αλλά συμβαίνει μέσω μιας σειράς αντιδράσεων. Πειραματικά, η σταθερότητα προσδιορίζεται με τη μέθοδο του Job, η οποία περιλαμβάνει μελέτες ορατές στην υπεριώδη ακτινοβολία της ένωσης. Ας κάνουμε μερικές ερωτήσεις σταθερότητας τώρα.