Formation d'ions complexes

Les ions métalliques sont toujours hydratés dans des solutions aqueuses. Les molécules d'eau agissent comme des bases de Lewis, partageant leur paire d'électrons solitaires avec les ions métalliques, qui se comportent comme des acides de Lewis. Lorsqu'une base de Lewis plus forte que l'eau est ajoutée, il déplace les molécules d'eau et entoure l'ion métallique central formant un ion complexe.

La molécule ou l'ion agissant comme base de Lewis s'appelle un ligand. Dans le chlorure le chlorure de cobalt hexammine le cobalt hexammine est un ion complexe, où le 6 molécules d'ammoniac sont les ligands qui entourent octaédralement l'ion cobalt central. Parce que les ions de métaux de transition ont une densité de charge élevée et des orbitales d vides pour accueillir des électrons partagés, ils sont particulièrement enclins à former des ions complexes.

La constante d'équilibre pour la réaction entre l'ion métal et le ligand est appelé la constante de formation, Kf.Plus la valeur de Kf est élevée, plus l'ion complexe est stable. Former souvent de tels ions complexes stables augmente la solubilité des sels métalliques peu solubles. Considérez le sulfure d'argent, qui existe en solution dans un équilibre d'ions aqueux et de solide non dissous.

Si du sulfure d'argent est ajouté à une solution de cyanure de sodium, les ions argent se combinent avec le cyanure pour former l'ion complexe dicyanoargentate. Si 0, 20 mole de sulfure d'argent est ajoutée à un litre de 0, 90 solution molaire de cyanure de sodium, la concentration d'équilibre d'ions argent, x, peuvent être calculés à partir d'une table ICE. Les concentrations initiales d'argent, de cyanure, et des ions dicyanoargentate sont de 0, 20 molaire, 0, 90 molaire et 0 respectivement.

En raison du Kf élevé et de la concentration beaucoup plus élevée de cyanure par rapport aux ions argent, pratiquement tous les ions argent sont convertis aux ions dicyanoargentate. Un ion argent aqueux réagit avec 2 ions cyanure pour former du dicyanoargentate. Ainsi, le changement de concentration molaire des ions cyanure sera 2 fois 0, 20 ou 0, 40 molaire.

Ainsi, à l'équilibre, on peut supposer que la concentration d'ions dicyanoargentate est la même que la concentration initiale d'argent, tandis que la concentration en ion cyanure serait de 0, 90 moins 0, 40 molaire, soit 0, 50 molaire. En substituant ces valeurs dans l'expression de Kf, on obtient 0, 2 molaire divisé par x fois 0, 5 au carré. Lorsque l'expression est résolue pour x, la concnentration résultante est de 8, 0 10⁻²² molaire.

La très faible concentration d'équilibre des ions argent indique que la formation d'ions complexes épuise les ions argent libres de la solution. Cela conduit à l'équilibre de solubilité du sulfure d'argent vers les ions, ce qui permet à plus de solide de se dissoudre.