היווצרות של יונים מורכבים

יוני מתכת תמיד ממוימים בתמיסות מימיות. מולקולות המים פועלות כבסיסי לואיס וחולקות את זוג האלקטרונים הבודד שלהן עם יוני מהתכת, הפועלים כחומצות לואיס. כשמוסיפים בסיס לואיס חזק ממים, הוא מחליף את מולקולות המים ומקיף את יוני המתכת המרכזיים, ונוצר קומקפלס יוני.

המולקולה או היון הפועלים כבסיס לואיס מכונים ליגנדה. בהקסמין קובאלט(III)כלוריד, הקסמין קובאלט הוא קומפלקס יוני בו שש מולקולות אמוניה הן הליגנדות המקיפות בתצורת אוקטהדר את יון הקובלט המרכזי. משום שליוני מתכות מעבר יש צפיפות מטען גבוהה יותר ואורביטלי d פנויים לאכלס אלקטרונים משותפים, הם נוטים במיוחד להרכיב קומפלקסים יוניים.

קבוע שיווי המשקל לתגובה שבין יוני המתכת לליגנדה, נקרא קבוע היווצרות, Kf.ככל שערך ה-Kf גבוה יותר, הקומפלקס היוני יציב יותר. יצירת קומפלקסים יוניים יציבים כאלה מגבירה לעיתים קרובות את המסיסות של מלחי מתכת קשי תמס. קחו לדוגמה כסף סולפיד, שמתקיים בתמיסה בשיווי משקל של יונים מימיים ומוצק שלא התפרק.

אם מוסיפים כסף סולפיד לתמיסת נתרן ציאניד, יוני הכסף מתחברים עם הציאניד ליצירת קומפלקס יוני דיציאנוארגנטט. אם מוסיפים 0.2 מול של כסף סולפיד לליטר של תמיסת נתרן ציאניד 0.9 מולר, ניתן לחשב את ריכוז שיווי המשקל של יוני הכסף, x, על בסיס טבלת ICE. ריכוזי ההתחלה של יוני כסף, ציאניד ודיציאנוארגנטט הם 0.20 מולר, 0.90 מולר ו-0 בהתאמה.

בגלל ה-Kf הגבוה והריכוז הגבוה בהרבה של ציאניד, בהשוואה ליוני הכסף, עקרונית, כל יוני הכסף מומרים ליוני דיציאנוארגנטט. יון כסף מימי אחד מגיב עם שני יוני ציאניד ליצירת דיציאנוארגנטט. כך, השינוי בריכוז המולרי של יוני הציאניד יהיה 2 כפול 0.20 או 0.40 מולר.

לכן, בשיווי משקל, ניתן להניח שריכוז יוני הדיציאנוארגנטט יהיה זהה לריכוז ההתחלתי של הכסף, בעוד ריכוז יוני הציאניד יהיה 0.90 פחות 0.40 מולר, או 0.50 מולר. הצבת ערכים אלה בנוסחה ב-Kf נותנת 0.2 מולר חלקי x כפול 0.5 בריבוע. כשפותרים את הביטוי ל-x, התוצאה היא ריכוז של 8.0 כפול 10 בחזקת מינוס 22 מולר.

ריכוז שיווי המשקל הקטן מאוד של יוני כסף מצביע על כך שיצירת קומפלקסים יוניים מרוקן את יוני הכסף החופשיים מהתמיסה. תהליך זה דוחף את שיווי משקל המסיסות של כסף סולפיד לכיוון היונים ומאפשר ליותר חומר מוצק להתמוסס.