ค่าคงที่ความไม่เสถียรของสารประกอบเชิงซ้อน

2024 ผู้เขียน: Angel Austin | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 05:43

อาจเป็นเพราะทุกคนที่คุ้นเคยกับวิชาเคมีของโรงเรียนและสนใจเพียงเล็กน้อยก็รู้เกี่ยวกับการมีอยู่ของสารประกอบที่ซับซ้อน เหล่านี้เป็นสารประกอบที่น่าสนใจมากพร้อมการใช้งานที่หลากหลาย หากคุณไม่เคยได้ยินแนวคิดดังกล่าว ด้านล่างเราจะอธิบายทุกอย่างให้คุณฟัง แต่มาเริ่มกันที่ประวัติของการค้นพบสารประกอบเคมีชนิดนี้ที่ค่อนข้างแปลกและน่าสนใจกันดีกว่า

ประวัติศาสตร์

เกลือที่ซับซ้อนเป็นที่รู้จักกันแม้กระทั่งก่อนการค้นพบทฤษฎีและกลไกที่อนุญาตให้มีอยู่ พวกเขาได้รับการตั้งชื่อตามนักเคมีที่ค้นพบสิ่งนี้หรือสารประกอบนั้น และไม่มีชื่อที่เป็นระบบสำหรับพวกเขา ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะเข้าใจสูตรของสารว่ามีคุณสมบัติอย่างไร

ดำเนินไปจนถึงปี 1893 จนกระทั่งนักเคมีชาวสวิส Alfred Werner เสนอทฤษฎีของเขา ซึ่ง 20 ปีต่อมาเขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมี เป็นที่น่าสนใจที่เขาทำการศึกษาโดยการตีความปฏิกิริยาเคมีต่างๆ ที่สารประกอบที่ซับซ้อนบางชนิดเข้ามาเท่านั้น วิจัยมาก่อนแล้วการค้นพบอิเล็กตรอนโดยทอมป์สันในปี พ.ศ. 2439 และหลังจากเหตุการณ์นี้ หลายสิบปีต่อมา ทฤษฎีก็ถูกเสริมเข้ามา ในรูปแบบที่ทันสมัยและซับซ้อนมากขึ้นได้มาถึงสมัยของเรา และถูกนำมาใช้อย่างแข็งขันในวิทยาศาสตร์เพื่ออธิบายปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นระหว่าง การเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่เกี่ยวข้องกับสารเชิงซ้อน

ดังนั้น ก่อนดำเนินการต่อกับคำอธิบายว่าค่าคงที่ความไม่เสถียรคืออะไร มาทำความเข้าใจทฤษฎีที่เราพูดถึงข้างต้นกันก่อน

ทฤษฎีสารประกอบเชิงซ้อน

เวอร์เนอร์ในเวอร์ชันดั้งเดิมของทฤษฎีการประสานงานได้กำหนดสมมติฐานจำนวนหนึ่งที่สร้างพื้นฐานขึ้นมา:

1. ต้องมีไอออนกลางอยู่ในสารประกอบประสาน (ซับซ้อน) ใดๆ ตามกฎแล้วนี่คืออะตอมขององค์ประกอบ d น้อยกว่า - บางอะตอมขององค์ประกอบ p และขององค์ประกอบ s มีเพียง Li เท่านั้นที่สามารถทำหน้าที่นี้ได้
2. ไอออนกลางร่วมกับลิแกนด์ที่เกี่ยวข้อง (อนุภาคที่มีประจุหรือเป็นกลาง เช่น น้ำหรือคลอรีนแอนไอออน) ก่อตัวเป็นทรงกลมด้านในของสารประกอบเชิงซ้อน มีลักษณะเป็นสารละลายเหมือนไอออนขนาดใหญ่
3. ทรงกลมชั้นนอกประกอบด้วยไอออนตรงข้ามกับประจุของทรงกลมชั้นใน ตัวอย่างเช่น สำหรับทรงกลมที่มีประจุลบ [CrCl₆]^3- ไอออนของทรงกลมด้านนอกสามารถเป็นไอออนของโลหะได้: Fe 3 + ^Ni3+ ^ฯลฯ

ตอนนี้ ถ้าทุกอย่างชัดเจนในทฤษฎี เราก็สามารถไปยังคุณสมบัติทางเคมีของสารประกอบเชิงซ้อนและความแตกต่างจากเกลือธรรมดาได้

คุณสมบัติทางเคมี

ในสารละลาย สารประกอบเชิงซ้อนจะสลายตัวเป็นไอออน หรือมากกว่าในทรงกลมชั้นในและชั้นนอก เราสามารถพูดได้ว่าพวกมันมีพฤติกรรมเหมือนอิเล็กโทรไลต์ที่แรง

นอกจากนี้ ทรงกลมชั้นในยังสามารถสลายตัวเป็นไอออนได้ แต่การจะเกิดสิ่งนี้จึงต้องใช้พลังงานค่อนข้างมาก

ทรงกลมชั้นนอกในสารประกอบเชิงซ้อนสามารถถูกแทนที่ด้วยไอออนอื่นๆ ตัวอย่างเช่น ถ้ามีคลอรีนไอออนในทรงกลมชั้นนอกและมีไอออนอยู่ในสารละลายด้วย ซึ่งเมื่อรวมกับทรงกลมชั้นในจะเกิดเป็นสารประกอบที่ไม่ละลายน้ำ หรือหากมีไอออนบวกในสารละลายซึ่งจะทำให้ สารประกอบที่ไม่ละลายน้ำกับคลอรีนจะเกิดปฏิกิริยาการแทนที่ทรงกลมชั้นนอก

และตอนนี้ ก่อนที่จะพูดถึงคำจำกัดความของค่าคงที่ความไม่เสถียร เรามาพูดถึงปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับแนวคิดนี้กัน

การแยกตัวด้วยไฟฟ้า

คุณคงรู้จักคำนี้ตั้งแต่สมัยเรียน อย่างไรก็ตาม มากำหนดแนวคิดนี้กัน การแตกตัวคือการแตกตัวของโมเลกุลตัวถูกละลายไปเป็นไอออนในตัวกลางของตัวทำละลาย นี่เป็นเพราะการก่อตัวของพันธะที่แข็งแรงเพียงพอของโมเลกุลตัวทำละลายกับไอออนของสารที่ละลายในน้ำ ตัวอย่างเช่น น้ำมีปลายที่มีประจุตรงข้ามสองด้าน และบางโมเลกุลถูกดึงดูดโดยปลายด้านลบของไอออนบวก และส่วนอื่นๆ ดึงดูดด้วยปลายด้านบวกของไอออนบวก นี่คือวิธีที่ไฮเดรตเกิดขึ้น - ไอออนที่ล้อมรอบด้วยโมเลกุลของน้ำ อันที่จริงนี่คือสาระสำคัญของอิเล็กโทรไลต์ความแตกแยก

จริงๆ แล้ว กลับไปที่หัวข้อหลักของบทความของเรา ค่าคงที่ความไม่เสถียรของสารประกอบเชิงซ้อนคืออะไร? ทุกอย่างค่อนข้างเรียบง่าย และในหัวข้อถัดไป เราจะวิเคราะห์แนวคิดนี้อย่างละเอียดและละเอียด

ค่าคงที่ความไม่เสถียรของสารประกอบเชิงซ้อน

ตัวบ่งชี้นี้ตรงข้ามกับค่าคงที่ความเสถียรของคอมเพล็กซ์ เริ่มกันเลย

หากคุณเคยได้ยินเกี่ยวกับค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยา คุณจะเข้าใจเนื้อหาด้านล่างได้อย่างง่ายดาย แต่ถ้าไม่ใช่ ตอนนี้เราจะพูดถึงตัวบ่งชี้นี้โดยสังเขป ค่าคงที่สมดุลถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยา ยกกำลังของสัมประสิทธิ์ปริมาณสัมพันธ์ของพวกมันกับสารตั้งต้น ซึ่งคำนึงถึงสัมประสิทธิ์ในสมการปฏิกิริยาในลักษณะเดียวกัน มันแสดงให้เห็นว่าปฏิกิริยาส่วนใหญ่จะไปที่ความเข้มข้นของสารและผลิตภัณฑ์ตั้งต้นอย่างใดอย่างหนึ่งหรืออย่างอื่น

แต่ทำไมจู่ๆ ถึงพูดถึงค่าคงที่สมดุลกันล่ะ? อันที่จริง ค่าคงที่ความไม่เสถียรและค่าคงที่เสถียรภาพ อันที่จริงแล้ว ค่าคงที่สมดุลตามลำดับของปฏิกิริยาการทำลายล้างและการก่อตัวของทรงกลมด้านในของคอมเพล็กซ์ การเชื่อมต่อระหว่างพวกเขาถูกกำหนดอย่างง่ายๆ: K_n=1/K_st.

เพื่อทำความเข้าใจเนื้อหาให้ดีขึ้น มาดูตัวอย่างกัน ให้เราหาแอนไอออนเชิงซ้อน [Ag(NO₂)2_]- ^{และเขียนสมการของ ปฏิกิริยาการสลายตัว:}

[Ag(NO₂)₂]^-=> Ag + ^{+ 2NO}2-.

ค่าคงที่ความไม่เสถียรของไอออนเชิงซ้อนของสารประกอบนี้คือ 1.310^-3 ซึ่งหมายความว่ามีเสถียรภาพเพียงพอ แต่ยังไม่ถึงระดับที่ถือว่ามีเสถียรภาพมาก ยิ่งความเสถียรของไอออนเชิงซ้อนในตัวกลางของตัวทำละลายมากขึ้น ค่าคงที่ความไม่เสถียรก็จะยิ่งต่ำลง สูตรของมันสามารถแสดงในรูปของความเข้มข้นของสารตั้งต้นและสารทำปฏิกิริยา:]₂/[Ag(NO₂) ²] ^-].

ตอนนี้เราจัดการกับแนวคิดพื้นฐานแล้ว ก็คุ้มค่าที่จะให้ข้อมูลบางอย่างเกี่ยวกับสารประกอบต่างๆ ชื่อของสารเคมีเขียนอยู่ในคอลัมน์ด้านซ้าย และค่าคงที่ความไม่แน่นอนของสารประกอบเชิงซ้อนถูกเขียนในคอลัมน์ทางขวา

โต๊ะ

สาร	ค่าคงที่ความไม่เสถียร
[Ag(NO2)2]-	1.310-3
[Ag(NH3)2]+	6.8×10-8
[Ag(CN)2]-	1×10-21
[CuCl4]2-	210-4

รายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับสารประกอบที่รู้จักทั้งหมดมีอยู่ในตารางพิเศษในหนังสืออ้างอิง ไม่ว่าในกรณีใด ค่าคงที่ความไม่เสถียรของสารประกอบเชิงซ้อน ซึ่งตารางแสดงสารประกอบหลายชนิดข้างต้น ไม่น่าจะช่วยคุณได้มากนักโดยไม่ต้องใช้หนังสืออ้างอิง

สรุป

หลังจากที่เราหาวิธีคำนวณค่าคงที่ความไม่เสถียรแล้วเหลือเพียงคำถามเดียวเท่านั้น - ว่าทำไมถึงต้องการทั้งหมดนี้

วัตถุประสงค์หลักของปริมาณนี้คือการกำหนดความเสถียรของไอออนเชิงซ้อน ซึ่งหมายความว่าเราสามารถทำนายความคงตัวในสารละลายของสารประกอบเฉพาะได้ ซึ่งช่วยได้มากในทุกด้าน ไม่ทางใดก็ทางหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการใช้สารที่ซับซ้อน เรียนเคมีอย่างมีความสุข!