Vorming van Complexe Ionen

Metaalionen worden altijd gehydrateerd in waterige oplossingen. De watermoleculen fungeren als Lewisbasen en delen hun eenzame elektronenpaar met de metaalionen, die zich gedragen als Lewiszuren. Wanneer een Lewisbase sterker dan water wordt toegevoegd, verplaatst deze de watermoleculen en omringt het het centrale metaalion, waardoor een complex ion wordt gevormd.Het molecuul of ion dat als de Lewisbase fungeert, wordt een ligand genoemd. In hexammine-kobalt chloride is hexammine-kobalt een complex ion, waarbij de 6 ammoniakmoleculen de liganden zijn die octaëdrisch het centrale kobaltion omringen. Omdat overgangsmetaalionen een hoge ladingsdichtheid en lege d-orbitalen hebben om gedeelde elektronen op te nemen, zijn ze bijzonder vatbaar voor het vormen van complexe ionen.De evenwichtsconstante voor de reactie tussen het metaalion en het ligand wordt de formatieconstante Kf genoemd. Hoe groter de waarde van Kf, hoe stabieler het complexe ion. Het vormen van dergelijke stabiele complexe ionen verhoogt vaak de oplosbaarheid van slecht oplosbare metaalzouten.Overweeg zilversulfide, dat bestaat in oplossing in een evenwicht van waterige ionen en onopgeloste vaste stof. Als zilversulfide wordt toegevoegd aan natriumcyanideoplossing, combineren de zilverionen met cyanide om het complexe ion dicyanoargentaat te vormen. Als 0, 20 mol zilversulfide wordt toegevoegd aan één liter van een 0, 90 molaire natriumcyanide-oplossing, kan de evenwichtsconcentratie van zilverionen, x, worden berekend uit een ICE-tabel.De beginconcentraties van zilver-cyanide-en dicyanoargentaationen zijn respectievelijk 0, 20 molair, 0, 90 molair en 0. Vanwege de hoge Kf en de veel hogere concentratie cyanide in vergelijking met zilverionen, worden in wezen alle zilverionen omgezet in dicyanoargentaationen. Een waterig zilverion reageert met 2 cyanide-ionen om dicyanoargentaat te vormen.De verandering in molaire concentratie van cyanide-ionen zal dus 2 keer 0, 20 oftwel 0, 40 molair zijn. Bij evenwicht kan dus worden aangenomen dat de concentratie van dicyanoargentaationen hetzelfde is als de beginconcentratie van zilver, terwijl de concentratie van cyanide-ionen 0, 90 min 0, 40 molair oftewel 0, 50 molair zou zijn. Door deze waarden in de uitdrukking voor Kf te vervangen, wordt 0, 2 molair gedeeld door x maal 0, 5 kwadraat.Als de uitdrukking voor x is opgelost, is de resulterende concentratie 8, 0 10⁻²² molair. De zeer kleine evenwichtsconcentratie van zilverionen geeft aan dat de vorming van complexe ionen vrije zilverionen uit de oplossing put. Dit drijft het oplosbaarheidsevenwicht van zilversulfide naar de ionen, waardoor meer vaste stoffen kunnen oplossen.