Iones complejos

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Iones Complejos

Ligandos – Ligantes (Latín: ligare = enlazar)

Intercambio de Ligantes

El número de coordinación del ión metálico central es el número de enlaces coordinados que éste puede establecer con los ligantes (L) unidos.! Los iones más comunes presentan normalmente un número de coordinación que es el doble de la electrovalencia o número de oxidación del ión sencillo.! ! Ag+! N=2 ! Ag(NH3)2+! !Zn+2 ! !N=4 ! !Zn(NH3)4+2! !Cr+3 ! !N=6 ! !Cr(NH3)6+3! Los L son generalmente sustancias neutras que poseen un par de electrones libres que pueden donar al ión metálico.!

Ejemplo de Iones Complejos !

Geometría

IONES COMPLEJOS Y LEY DE MASAS!
En disolución acuosa, casi todos los iones metálicos están hidratados, es decir, en forma de acuocomplejos, en que el agua esel ligando.! Ejemplo: El catión Cu(II) en el agua está en forma de:!

IONES COMPLEJOS Y LEY DE MASAS!
Si M representa un catión con número de coordinación n, y L representa un ligando distinto del agua:! M(H2O)n M(H2O)
n-1L

+ +

L L

= =

H2O H2O

+ +

M(H2O)n-1 L ! M(H2O)n-2 L2 !

Para simplificar las ecuaciones se omite normalmente el agua de los acuocomplejos. ! Cada etapade coordinación tiene una constante de formación o de estabilidad característica; su recíproca es la constante de disociación ó de inestabilidad del complejo.!

Un metal, M, con concentración inicial CMo, que forma dos complejos sucesivos con un ligando, L, de concentración inicial CLo. Para simplificar la notación, no consideraremos las cargas. Los equilibrios a tener en cuenta serán: Equilibrios del complejo Cu(NH3)4+2

  Cu+2 + NH3 = CuNH3+2   CuNH3+2 + NH3 = Cu(NH3)2+2   Cu(NH3)2+2 + NH3 = Cu(NH3)3+2   Cu(NH3)3+2 + NH3 = Cu(NH3)4+2

k1 = [ML] = 104 [M][L] k2 = [ML2] = 103,5 [ML][L] k3 = [ML3] = 102,8 [ML2][L] k4 = [ML4] = 101,5 [ML3][L]

La relación entre la concentración del ión del metal no acomplejado M y la de cualquiera de sus complejos se encuentra fácilmenteutilizando el producto de los valores de k. Estos productos se denominan Ki; el subíndice indica el número de valores combinados. Ejemplo:

En una disolución que contiene un catión y un ligando complejante, la concentración total del metal es la suma de las concentraciones de cada especie presente en el equilibrio.

CM = [M] + [ML] + [ML2] +…… [MLn]
Sustituyendo por una disociación:

CM = [M]+ [M][L] + [M][L]2 +….. [M][L]n K1 K2 Kn CM = [M] (1 + [L] + [L]2 +….. [L]n) K1 K2 Kn CM = [M]P
P= polinomio de la ecuación

P tiene un valor de 1,0 en ausencia de un ligante,! ([L] = 0), y crece continuamente de modo polinómico, a medida que la molaridad del Ligante en el sistema aumenta.! P se usa para indicar la razón de CM a M, donde la fracción del metal que permanece sin formarcomplejos (α) es el recíproco de P.! ! ! !! α0 = 1/P! Pero P=CM/ [M]!
Luego

!

!

!α0 =

[M]/ CM!

La fracción de cada especie, para una disociación, se calcula:!

α1 = [ML] = [ML] = [M][L] = [L] ! CM [M]P [M]PK1 PK1 !

α2 = [ML2] = [L]2 CM PK2

αn = [MLn] = [L]n CM PKn

!

!

M + L = ML! M + 2L = ML2 ! M + 3L = ML3 !

CL = [L] + [ML] + 2[ML2] + 3[ML3] !
En el balance demateria para el [ML2] se ha multiplicado x 2 la [ML2], cada mol de ML2 contiene 2 moles de L.!

 Calcular las concentraciones de todas las especies en solución obtenidas al disolver 2,0moles de NaCN y 0,1mol de AgNO3 en agua hasta obtener 1L de disolución. ¿Cuál es el grado de disociación del complejo formado?!  Ag+ + 2CN! !Ag(CN)2Ke = 1x1021!

Ejercicio

 Como la constante de hidrólisis delCN- es muchísimo más chica que Ke del complejo, no considere este equilibrio para la resolución del problema.[ Kh = Kw/Ka = 2,03x10-5] = [CN- + H2O = HCN + OH-]!

Resolución
  Balance de Materia:! Para CN- : 2,0 = [CN-] + 2x[Ag(CN)2-]! Para Ag+: 0,1 = [Ag+] + [Ag(CN)2-]!   Balance de Cargas:! [Na+] + [Ag+] = [CN-] + [ NO3-] + [Ag(CN)2-]! Donde [Na+] = 2,0M y [ NO3-] = 0,1M! Y, considerando...
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