التوازنات المعقدة: نظرة عامة

تحدث تفاعلات التعقيد عندما تتشكل روابط تساهمية أصلية أو تنسيقية بين أيونات المعادن والروابط. تسمى المركبات المتكونة في هذه التفاعلات بمركبات التنسيق. يُطلق على عدد الروابط المتكونة بين أيون المعدن والروابط رقم التنسيق الخاص به. بشكل عام، يتم إذابة معظم أيونات المعادن الموجودة في المحلول المائي بواسطة جزيئات الماء، وبالتالي توجد على شكل مجمعات مائية.

يتم تمثيل ثابت التوازن لتفاعل التعقيد بثابت التكوين Kf، المعروف أيضًا باسم ثابت الاستقرار Ks. وعلى العكس من ذلك، فإن تفكك المعقد هو عكس تكوين المعقد، ويسمى ثابت توازن التفكك ثابت التفكك Kd أو ثابت عدم الاستقرار Ki، وهو يساوي مقلوب ثابت التكوين Kf.

يحدث التعقيد عمومًا بشكل تدريجي، حيث يتجمع أيون المعدن في البداية مع ربيطة واحدة، تليها الربيطة الثانية، حتى يصل إلى رقم التنسيق الخاص به. ثوابت التوازن لكل خطوة من خطوات التفاعل هي ثوابت التكوين التدريجي المتمثلة في Kf1، Kf2، ….، Kfn. التكوين الكلي أو الثابت التراكمي β هو حاصل ضرب ثوابت التكوين التدريجي، أو ببساطة Kf.

تتناقص قيم ثابت التكوين التدريجي بشكل مطرد بسبب العوامل الإحصائية والكولومية والجسمية. تلعب العوامل الإحصائية دورًا بعد ارتباط المركب الأول بأيون المعدن، مما يقلل من عدد المواقع المتاحة للمركب التالي، وبالتالي يقلل من احتمالية ربط المركب التالي. تلعب العوامل الكولومية دورًا أيضًا عندما يتجمع أيون المعدن مع المركب الأول، لأن الشحنة الموجبة على أيون المعدن تقل، مما يقلل من جاذبية الكولوم للمركب التالي. يكون للعوامل الفراغية التأثير الأكبر عندما تكون الربيطة ضخمة، حيث تؤثر التنافرات الاستاتيكية الناتجة عن هذه الربيطة على سهولة تفاعل الربيطات اللاحقة مع أيون المعدن.