Equilibri di ioni complessi. Esercizi svolti

La stabilità di un complesso viene definita quantitativamente dalla costante di stabilità o di formazione relativa all’equilibrio:

M + nL ⇄ MLn

Da cui Kf = [MLn] / [M][L]n

A volte si ricorre alla costante di instabilità o di dissociazione K= 1/Kf = [M][L]/ [MLn] relativa all’equilibrio:
ML
⇄ M + nL

Esercizi svolti

1)      Una soluzione è 2.7 ∙ 10-2 M in nitrato di zinco e 8.4 ∙ 10-2 M in ammoniaca. Calcolare la concentrazione dell’ammoniaca all’equilibrio. Kf di Zn(NH3)4+ = 2.9 ∙ 109

La strategia migliore per risolvere questa tipologia di problema è quella di considerare il complesso già formato, essendo la costante di formazione molto alta e tenendo conto del reagente limitante.

Consideriamo l’equilibrio:

Zn(NH3)4+ ⇄ Zn2+ + 4 NH3

La cui costante di equilibrio vale Kd = 1/Kf = 1/ 2.9 ∙ 109 = 3.4 ∙ 10-10

Stante il rapporto stechiometrico di 1:4 tra ione zinco e ammoniaca il reagente limitante è l’ammoniaca ( concentrazione di ammoniaca necessaria = 2.7 ∙ 10-2 ∙ 4 = 0.108 M). Si formeranno pertanto 8.4 ∙ 10-2/4= 2.1 ∙ 10-2 M di complesso mentre sarà in eccesso una concentrazione dello ione zinco pari a 2.7 ∙ 10-2 – 2.1 ∙ 10-2 = 6.0 ∙ 10-3.

Costruiamo una I.C.E. chart:

 

 

Zn(NH3)4+

Zn2+

+

4 NH3

Stato iniziale

2.1 ∙ 10-2

 

6.0 ∙ 10-3

 

0

Variazione

– x/4

 

+ x/4

 

+ x

Equilibrio 2.1 ∙ 10-2 – x/4   6.0 ∙ 10-3 + x/4  

x

 

Sostituiamo tali valori nella Kd

Kd = [Zn2+][NH3]4/ [Zn(NH3)4+] =  3.4 ∙ 10-10 =(6.0∙10-3 + x/4)(x)4 / 2.1 ∙ 10-2 – x/4

Trascurando x/4 come termine additivo al numeratore e come termine sottrattivo al denominatore si ottiene che x = 5.9 ∙ 10-3 M = [NH3]

 

2)      Vengono mescolati 120 mL di una soluzione 0.15 M di cianuro di potassio con 270 mL di una soluzione 0.014 M di nitrato di nickel (II). Calcolare: a) la concentrazione di nickel; b) la concentrazione dello ione complesso quando è stato raggiunto l’equilibrio. Kf = 1.01031

 Anche in questo caso risulta conveniente considerare la Kd = 1/Kf = 1.0 ∙ 1031 = 1.0 ∙ 10-31

Consideriamo quindi l’equilibrio di dissociazione del complesso:

Ni(CN)42- ⇄ Ni2+ + 4 CN

Le moli di ione cianuro sono pari a:

moli di CN = 0.15 M ∙ 0.120 L = 0.018

assumendo i volumi additivi il volume totale è pari a V = 120 + 270 = 390 mL

pertanto la concentrazione iniziale di ione cianuro è pari a [CN] = 0.018 / 0.390 L =0.046 M

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Author: Chimicamo

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