16.12 : Formación de Iones Complejos

Los iones metálicos siempre se hidratan en soluciones acuosas. Las moléculas de agua actúan como bases de Lewis, compartiendo su único par de electrones con los iones metálicos, que se comportan como ácidos de Lewis. Cuando se agrega una base de Lewis más fuerte que el agua, esta desplaza las moléculas de agua y rodea el ion metálico central, formando un ion complejo.

La molécula o ion que actúa como base de Lewis se llama ligando. En el cloruro de hexamina cobalto la hexamina cobalto es un ion complejo, donde las 6 moléculas de amoníaco son los ligandos que rodean octaédricamente al ion cobalto central. Debido a que los iones de metales de transición tienen una alta densidad de carga y orbitales d vacíos para acomodar electrones compartidos, estos son particularmente propensos a formar iones complejos.

La constante de equilibrio para la reacción entre el ion metálico y el ligando se llama constante de formación, Kf.Cuanto mayor sea el valor de Kf, más estable será el ion complejo. La formación de tales iones complejos estables a menudo aumenta la solubilidad de las sales metálicas poco solubles. Considere el sulfuro de plata, que existe en solución en un equilibrio de iones acuosos y sólido no disuelto.

Si se agrega sulfuro de plata a la solución de cianuro de sodio, los iones de plata se combinan con el cianuro para formar el ion complejo dicianoargentado. Si se agregan 0, 20 moles de sulfuro de plata a un litro de una solución de cianuro de sodio 0, 90 molar, la concentración de equilibrio de iones de plata, la x, se puede calcular a partir de una tabla ICE. Las concentraciones iniciales de iones de plata, cianuro y dicianoargentado son 0, 20 molar, 0, 90 molar y 0, respectivamente.

Debido al alto Kf y la concentración mucho más alta de cianuro en comparación con los iones de plata, esencialmente todos los iones de plata se convierten en iones dicianoargentados. Un ion de plata acuoso reacciona con 2 iones de cianuro para formar un dicianoargentado. Entonces, el cambio en la concentración molar de los iones de cianuro será 2 veces 0, 20, o 0, 40 molar.

Por lo tanto, en el equilibrio, se puede suponer que la concentración de iones dicianoargentados es la misma que la concentración inicial de plata, mientras que la concentración de iones cianuro sería 0, 90 menos 0, 40 molar, o 0, 50 molar. Sustituyendo estos valores en la expresión de Kf se obtiene 0, 2 molar dividido por x por 0, 5 al cuadrado. Cuando la expresión de la x se resuelve, la concentración resultante es 8, 0 10⁻²² molar.

La concentración de equilibrio muy pequeña de iones de plata indica que la formación de iones complejos agota los iones de plata libres de la solución. esto impulsa el equilibrio de la solubilidad del sulfuro de plata hacia los iones, permitiendo que se disuelvan más sólidos.