16.12: 錯体イオンの形成

金属イオンは水溶液中で常に水和されます。水分子はルイス塩基として機能し、ルイス酸として振る舞う金属イオンと電子の孤立対を共有します。

水よりも強いルイス塩基を加えると、水分子を置換して中央の金属イオンを取り囲み、錯体イオンを形成します。ルイス塩基として機能する分子またはイオンは、配位子と呼ばれます。

塩化ヘキサミンコバルト(III)では、ヘキサミンコバルトは錯イオンであり、6つのアンモニア分子は中央のコバルトイオンを八面体に取り囲む配位子です。

遷移金属イオンは電荷密度が高く、共有電子を収容するために空のd軌道を持っているため、特に錯イオンを形成しやすくなります。

金属イオンと配位子との間の反応の平衡定数は、形成定数K_fと呼ばれます。K_fの値が大きいほど、錯イオンはより安定しています。

このような安定な錯イオンを形成すると、難溶性金属塩の溶解度が増加することがよくあります。

硫化銀は、水性イオンと未溶解の固体の平衡状態で溶液中に存在すると考えて

硫化銀をシアン化ナトリウム溶液に添加すると、銀イオンがシアン化物と結合して、錯体イオンジシアノアルゲンテートを形成します。

0.90 Mシアン化ナトリウム溶液1リットルに0.20モルの硫化銀を添加すると、銀イオンの平衡濃度xをICEテーブルから計算できます。

銀イオン、シアン化物イオン、およびジシアノアルジャンテートイオンの初期濃度は、それぞれ0.20 M、0.90 M、および0です。

K_fが高く、銀イオンに比べてシアン化物の濃度がはるかに高いため、基本的にすべての銀イオンはジシアノアルゲンテートイオンに変換されます。

1つの水性銀イオンが2つのシアン化物イオンと反応して、ジシアノアルゲンテートを形成します。したがって、シアン化物イオンのモル濃度の変化は、2 × 0.20、つまり0.40 Mになります。

したがって、平衡状態では、ジシアノアルゲンテートイオンの濃度は銀の初期濃度と同じであると仮定でき、シアン化物イオンの濃度は0.90 − 0.40 M、つまり0.50 Mになります。

これらの値を K_f の式に代入すると、0.2 モルを x x x 0.5 の 2 乗で割った値が得られます。式を x で解くと、得られる濃度は 8.0 × ^10-22 M になります。

銀イオンの平衡濃度が非常に小さいことは、錯体イオンの形成により溶液中の遊離銀イオンが枯渇することを示しています。

これにより、硫化銀の溶解度平衡がイオンに向かって駆動され、より多くの固体が溶解できるようになります。