16.13: Formação de Iões Complexos

Os íons metálicos são sempre hidratado em soluções aquosas. As moléculas de água agem como bases de Lewis, partilhando o seu solitário par de eletróns com os íons metálicos, que comportam-se como ácidos de Lewis. Quando uma base Lewis é mais forte do que a água é adicionada, desloca as moléculas de água e rodeia-se o íon metálico central, formando um íon complexo.

A molécula ou íon atuando como a base de Lewis chama-se de ligação. No cloreto hexamina de cobalto o cobalto hexamínico é um íon complexo, onde as 6 moléculas de amoníaco são as ligações que octalmente rodeiam o íon de cobalto central. Porque os íons metálicos de transição têm uma alta densidade de carga e orbitais d vazios para acomodar eletróns partilhados, são particularmente propensos à formação de íons complexos.

A constante de equilíbrio para a reação entre o íon metálico e a ligação é chamado de a constante de formação, Kf.Quanto maior for o valor de Kf, maior será o valor de Kf.e mais estável o íon complexo. A formação de tal estabilidade de íons complexos frequentemente aumenta a solubilidade de sais de metal moderadamente solúveis. Consideremos o sulfureto de prata, que existe na solução num equilíbrio de íons aquosos sólidos não dissolvidos.

Se for adicionado sulfureto de prata à solução de cianeto de sódio, os íons de prata combinar-se-ão com o cianeto para formar o complexo dicanoargentatos de íons. Se 0, 20 moles de sulfureto de prata for adicionado a um litro de um 0, 90 mol da solução molar de cianeto de sódio, a concentração de equilíbrio de íons de prata, x, pode ser calculado a partir de uma tabela ICE. As concentrações iniciais de prata, cianeto, e íons dicanoargentatos são 0, 20 molar, 0, 90 molar, e 0, respectivamente.

Por causa do elevado Kf, e a concentração muito mais elevada de cianeto comparado a íons de prata, essencialmente todos os íons de prata são convertidos em íons dicanoargentatos. Um íon de prata aquoso reage com 2 íons de cianeto para formar dicanoargentatos. Assim, a alteração na concentração molar de íons cianetos será 2 vezes 0, 20, ou 0, 40 molar.

Assim, a concentração de equilíbrio de íons dicanoargentatos pode ser assumida como sendo a mesma como a concentração inicial da prata, enquanto a concentração de íons de cianeto seria 0, 90 menos 0, 40 molar, ou 0, 50 molar. A substituição destes valores na expressão para Kf produz 0, 2 molar dividido por x vezes 0, 5 ao quadrado. Quando a expressão é resolvida para x, o resultado da concentração é de 8, 0 10-²² molar.

A concentração de equilíbrio de íons de prata muito pequena indica que a formação de íons complexos esgota os íons de prata livre da solução. Isto impulsiona o equilíbrio da prata na solubilidade de sulfureto para os íons, permitindo mais sólido para dissolver.