착이온의 형성

금속 이온은 항상 수용액에서 수분을 공급받습니다. 물 분자는 루이스 산처럼 작용하는 금속 이온과 유일한 한 개 전자를 공유하면서 루이스 염기로 작용합니다. 물보다 강한 루이스 염기가 첨가되면 이 염기는 물 분자를 대체하고 중심 금속 이온을 둘러싸 착이온을 형성합니다.

루이스 염기처럼 작용하는 분자 또는 이온을 리간드라고 합니다. 염화 헥사민 코발트(III)에서 헥사민 코발트는 착이온이며 여기서 여섯 개의 암모니아 분자는 중심 코발트 이온을 8각으로 둘러싸는 리간드입니다. 전이 금속 이온은 높은 전하 밀도와 공유 전자를 수용하기 위한 빈 궤도를 가지기 때문에 특히 착이온을 쉽게 형성합니다.

금속 이온과 리간드의 반응에 대한 평형 상수는 형성 상수, Kf라고 불립니다. Kf 값이 클수록 착이온은 더 안정적입니다. 이러한 착이온의 안정성이 형성되는 경우 용해도가 낮은 금속 염의 용해도가 증가하는 경우가 많습니다.

수성 이온과 용해되지 않은 고체가 평형 상태에 있는 용액에 존재하는 황화은을 생각해 보십시오. 황화은을 시안화나트륨 용액에 첨가하면 은 이온은 시안화합물과 결합하여 착이온인 디시아노화합물을 형성합니다. 0.90 몰의 시안화나트륨 용액 1리터에 황화은 0.20 몰을 첨가하면 ICE 표로부터 은 이온의 평형 농도 x를 계산할 수 있습니다.

은, 시안화물, 다이시아노화합물의 초기 농도는 각각 0.20 몰 0.90 몰, 0입니다. 시안화물은 Kf 값이 크고 농도가 은 이온에 비해 훨씬 높기 때문에 기본적으로 모든 은 이온은 다이시아노화합물로 변환됩니다. 하나의 수성 수은 이온은 2개의 시안화 이온과 반응하여 다이시아노화합물을 생성합니다.

S따라서 시안화 이온에서 몰 농도의 변화는 2 곱하기 0.20 또는 0.40이 될 것입니다. 따라서 평형에서 디시아노화합물 이온의 농도는 초기 은의 농도와 동일하다고 가정할 수 있는 반면 시안화 이온 농도는 0.90 빼기 0.40 몰 또는 0.50 몰입니다. 이 값을 Kf의 식에 대입하여 0.2 몰을 x 곱하기 0.5 제곱으로 나눕니다.

x에 대한 식을 풀면 그 결과 농도는 8.0 10⁻²² 몰이 됩니다. 은 이온의 평형 농도가 매우 작다는 것은 착이온의 형성에 의해 용액 속의 은 이온이 자유롭게 된다는 것을 나타냅니다. 이로부터 황화은 용해 평형이 이온 쪽으로 이동하여 더 많은 고체가 용해됩니다.