Costanti di equilibrio di ioni complessi

L’ equilibrio di una reazione chimica è raggiunto quando la velocità della reazione diretta è uguale alla velocità della reazione inversa e, in tali condizioni, esso è regolato da una costante di equilibrio K che dipende solo dalla temperatura.

In una soluzione acquosa uno ione complesso si trova in equilibrio con lo ione metallico che agisce da acido di Lewis e con il legante che agisce da base di Lewis.

Si consideri l’equilibrio:

Cu2+(aq) + 4 NH3(aq) ⇌ Cu(NH3)42+(aq)

La costante relativa a questo equilibrio è detta costante di formazione o costante di stabilità ed è espressa come:

Kf = [Cu(NH3)42+]/[Cu2+][NH3]4

Il valore della costante di formazione è piuttosto elevato e, quanto maggiore è il suo valore, tanto più l’equilibrio è spostato verso destra e quindi tanto più è stabile lo ione complesso.

Spesso, a causa dell’alto valore della costante di formazione, si preferisce utilizzarne il suo logaritmo.

Invece che della costante di formazione vengono riportati i valori della costante di instabilità ovvero della costante relativa all’equilibrio:

Cu(NH3)42+(aq) ⇌ Cu2+(aq) + 4 NH3(aq)

L’espressione della costante di instabilità è:

Kinst = [Cu2+][NH3]4/[Cu(NH3)42+]

Il valore della costante di instabilità è dato dall’inverso del valore della costante di formazione:

Kinst = 1/Kf

La solubilità di un elettrolita poco solubile può venire influenzata da un equilibrio di complessazione.

Si consideri, ad esempio, il bromuro di argento che è un sale poco solubile la cui dissociazione è correlata al valore del prodotto di solubilità:

AgBr(s) ⇌ Ag+(aq) + Br(aq)  (1)

L’espressione del prodotto di solubilità è:

Kps= [Ag+][Br]

Se a una soluzione di bromuro di argento viene aggiunta ammoniaca allora interviene un secondo equilibrio relativo alla complessazione dello ione argento:

Ag+(aq) + 2 NH3(aq) ⇌ Ag(NH3)2+(aq)  (2)

Per il quale la costante di formazione Kf vale:

Kf = [Ag(NH3)2+]/[Ag+][NH3]2

Sommando l’equilibrio (1) all’equilibrio (2) si ha:

AgBr(s) + 2 NH3(aq)  ⇌ Br(aq) + Ag(NH3)2+(aq)  

Il valore della costante relativa a questo equilibrio Kc è dato dal prodotto tra la costante di formazione e il prodotto di solubilità:

Kc = Kf ∙ Kps

Author: Chimicamo

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