Комплекс түзу тепе-теңдіктері

 

Комплексті қосылыстар деп орталық ионнан және оған координацияланған лигандылардан тұратын күрделі қосылыстарды атаймыз. Комплексті қосылыстарға жоғары стехиометрия тән. Мысалы: K₄[Fe(CN)₆],

[Cu(NH₃)₄]Cl₂, K[Ag(CN)₂]. Жақша сыртында орналасқан катиондар мен аниондар комплексті қосылыстардың сыртқы сферасын құрайды. Комплексті қосылыстардың сыртқы және ішкі сфералары иондық байланыс арқылы байланысқан, ал ішкі сферадағы комплекс түзуші ионымен лигандылар электроваленттік байланыста (донорлы-акцепторлы, ковалентті, сутекті). Сондықтан, комплексті қосылыстардың ішкі және сыртқы сфераларға ыдырауы күшті электролиттер диссоциациясы сияқты толық өтеді, ал ішкі сфераның ыдырауы әлсіз электролиттердің иондануына ұқсас, яғни бұл процесс қайтымды, және өте аз мөлшерде жүреді. Мысалы:

 

K₄[Fe(CN)₆] = 4 K⁺ + [Fe(CN)₆]^4- - бұл толық қайтымсыз диссоциация

 

[Fe(CN)₆]^4- ↔ Fe²⁺ + 6 CN^- - қайтымды процесс

 

Осы тепе-теңдіктің константасы комплексті қосылыстың жалпы тұрақсыздық константасы деп аталады

Ал қарама-қарсы процесстің константасы – жалпы турақтылық константасы деп аталады

Әдетте комплекс түзілуі сатылап жүреді, әр сатыны сипаттайтын константалар сатылы константалар деп аталады (К₁, К₂,...К_n). Комплекс түзу реакцияларды метал ионы (М) және лиганды (L) арасында келесі түрде жазатын болсақ

M + L = ML _l

 

ML + L = ML₂

……………………………….

ML_i + L = ML_n

Және әр реакцияға жалпы тұрақтылық константаларды келтіруге болады, реакцияларды қорытындылап жазатын болсақ

M + L = ML β₁ = K₁

M + 2L = ML₂ β_1-2 = K₁^.K₂ =

.........................................................

M + nL = ML_n β_1-n = K₁.K₂^.....K_n

 

Тепе-теңдік концентрациялардың орнына активтіктерін қойсақ термодинамикалық тұрақтылық константалары шығады:

β_{1-n =}

 

Комплексті бөлшектер үшін материалдық баллансты метал-ионы және лиганд арқылы келтіруге болады:

 

C_M = [M] + [ML] + [ML₂] + …+ [ML_n]

C_L = [L] + [ML] + 2[ML₂] + …+n[ML_n]

 

Комплекстүзу тепе-теңдігін сипаттау үшін комплекстену функциясы пайдаланады

F(L) = C_M/[M]

 

Комплекстену функциясы кез-келген комплексті бөлшектердің мольдік үлесін есептеуге мумкіндік береді:

α_M^o = [M]/C_M = 1/F(L)

 

α_ML = [ML₂]/C_M = β₁^.[L]^. α_M^o

.........................................

 

α_MLn = [ML_n]/C_M = β_n^.[L]^n. α_M^o

 

Комплекс түзілу процесіне түрлі жағдайлар әсер етеді

- лигандтардың концентрациясы

- ерітіндінің рН-ы

- ерітіндінің иондық күші

Қосымша реакциялар жүйедегі метал және лиганд концентрацияларына әсер етіп негізгі процесінің жүру жағдайын өзгертеді. Қосымша реакцияларды ескеру үшін шартты тұрақтылық константаларын пайдалану керек (константа теңдеуіне тепе-теңдік концентрациялар орнына жалпы концентрациялары қойылады):

β^`= [ML]/C_M^.C_L = β^o.α_M^. α_L

 

α_M^. және α_L – қосымша реакциялардың коэффициенттері.

 

Комплексті иондарды түзу жэне ыдырату процестеріне түрлі жағдайлардың әсері

Комплекс түзілу процесіне түрлі жағдайлар әсер етеді:

- лигандтардың концентрациясы

- ерітіндінің рН

- ерітіндінің иондық күші және т.б.

Компоненттердің концентрацияларының әсері. Комплексті қосылыстардың түзілу процесі сатылап жүретіндіктен комплексті иондарының әр түрінің массалық үлесі тұрақтылық константаға және компоненттердің концентрацияларына тәуелді. Лигандтың концентрациясы неғұрлым жоғары болса, координациялық саны жоғары комплексті иондардың үлесі соғұрлым жоғары болады (ML_n).

Ерітіндінің рН әсері. Лиганд ролін күшті қышқылдардың қалдықтары атқаратын болса, онда рН комплекс түзілу процесіне көп әсер етпейді, себебі күшті қышқылдар толық ионданады да бөгде реакцияларға қатыспайды. Мысалы, комплекстердің түзілуіне рН айтарлықтай әсер етпейді. Сутегі ионының концентрациясының жоғарлауы тек иондық күшінің мәнін өзгертеді.

Ал егер лиганд әлсіз кышқылдың қалдығы болса, ерітіндінің рН лигандтың иондану дәрежесіне әсер етеді. Бұндай жағдайда қосымша жүретін реакцияларды ескеру керек:

 

Неғұрлым сутек иондарының концентрациясы жоғары болса, тепе-теңдік солға қарай ығысады да, комплексті қосылыстардың бұзылуына әкеледі:

Ерітіндінің иондық күшінің әсері. Иондық күштің өзгеруі иондардың активтік коэффициенттерін өзгертеді де, комплекс түзілу тепе-теңдігіне әсер етеді.

Комплексті қосылысты толық ыдырату үшін:

- комплекс түзуші ионның комплекс түзуге деген қабілетін жою керек

- комплексті қосылыстың диссоциациялануын арттыру қажет.

Мысалы, комплекс түзу қабілетін жою үшін орталық ионның тотығу дәрежесін өзгертуге болады тотықтырғышпен әрекет етіп.

Диссоциациялану процесін арттыру үшін лиганд концентрациясын төмендетуге болады. Ол үшін:

1) ерітіндіні сұйылтады

2) нәтижесінде нашар ерітін немесе нашар диссоциацияланатын зат түзілетіндей реакция жүргізеді

3) ерітіндінің қышқылдығын арттырады

Қышқыл әрекетінен аммоний катиондары түзіледі де, тепе-теңдік оңға қарай ығысады, нәтижесінде комплексті қосылыс ыдырайды.

Дәріс