Equilibrio de iones complejos
Una reacción de complejación puede describirse como una reacción que forma un compuesto complejo. También se conoce como reacción de formación de complejos. Un complejo se define como una estructura molecular que consta de un átomo o ion metálico en el centro, rodeado de ligandos, es decir, un centro metálico más ligandos. Puede tener carga positiva, neutra o negativa. La carga global del complejo depende del estado de oxidación del metal y de las cargas aportadas por los ligandos. La reacción de complejación es un ensayo que se realiza para detectar la presencia de cationes complejos [1].
La reacción de complejación tiene muchos usos en la química analítica, pero su uso principal es la valoración de cationes. Entre el analito y el titulante tiene lugar un tipo de valoración llamado reacción de complejación. Esta técnica se utiliza en la industria alimentaria. Permite a los fabricantes de alimentos determinar la calidad de los reactivos en una muestra. Por ejemplo, puede determinar la cantidad de sal o azúcar presente en un producto [4-6].
Ejemplos de reacciones de formación de complejos
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Una constante de estabilidad (constante de formación, constante de unión) es una constante de equilibrio para la formación de un complejo en solución. Es una medida de la fuerza de la interacción entre los reactivos que se unen para formar el complejo. Hay dos tipos principales de complejos: los compuestos formados por la interacción de un ion metálico con un ligando y los complejos supramoleculares, como los complejos huésped-huésped y los complejos de aniones. La(s) constante(s) de estabilidad proporciona(n) la información necesaria para calcular la(s) concentración(es) de los complejos en solución. Existen muchos campos de aplicación en química, biología y medicina.
Jannik Bjerrum (hijo de Niels Bjerrum) desarrolló en 1941 el primer método general para la determinación de las constantes de estabilidad de los complejos metal-amínicos[1] Las razones por las que esto ocurrió en una fecha tan tardía, casi 50 años después de que Alfred Werner propusiera las estructuras correctas para los complejos de coordinación, han sido resumidas por Beck y Nagypál[2] La clave del método de Bjerrum fue el uso del electrodo de vidrio y el medidor de pH, desarrollados entonces recientemente, para determinar la concentración de iones de hidrógeno en solución. Bjerrum reconoció que la formación de un complejo metálico con un ligando era una especie de equilibrio ácido-base: hay competencia por el ligando, L, entre el ion metálico, Mn+, y el ion hidrógeno, H+. Esto significa que hay dos equilibrios simultáneos que hay que considerar. En lo que sigue se omiten las cargas eléctricas en aras de la generalidad. Los dos equilibrios son
Problemas de práctica de iones complejos
Un ion complejo está formado por dos partes importantes: el átomo central y los ligandos que lo rodean. El átomo central puede ser cualquier ion metálico (normalmente un metal de transición). Los ligandos son cualquier combinación de aniones que pueden donar un par de electrones, lo que significa que todos son bases de Lewis. Cuando se combinan, forman enlaces covalentes coordinados.
En general, el equilibrio químico se alcanza cuando la velocidad de reacción directa es igual a la velocidad de reacción inversa y puede describirse mediante una constante de equilibrio, \ (K\). Los equilibrios de iones complejos no son una excepción y tienen su propia constante de equilibrio. Esta constante de formación, \(K_f\), describe la formación de un ion complejo a partir de su ion central y los ligandos unidos. Esta constante puede denominarse constante de estabilidad o de asociación; las unidades dependen de la reacción específica que describe. Los valores comunes de \(K_f\) del metal/ligando se tabulan en la Tabla E4.
Los valores de \(K_f\) son muy grandes en magnitud para las reacciones de formación de iones complejos que favorecen fuertemente al producto y muy pequeños para los iones complejos poco formadores. Por ejemplo, observe la reacción de formación del ion complejo dicianoargentato(I)
Ion complejo Ag nh3
Anteriormente, aprendiste que los iones metálicos en solución acuosa están hidratados, es decir, rodeados por una cáscara de normalmente cuatro o seis moléculas de agua. Un ion hidratado es un tipo de ion complejo (o, simplemente, complejo), una especie formada entre un ion metálico central y uno o más ligandos circundantes, moléculas o iones que contienen al menos un par solitario de electrones, como el ion [Al(H2O)6]3+.
Un ion complejo se forma a partir de un ion metálico y un ligando debido a una interacción ácido-base de Lewis. El ion metálico cargado positivamente actúa como un ácido de Lewis, y el ligando, con uno o más pares de electrones solitarios, actúa como una base de Lewis. Los iones metálicos pequeños y muy cargados, como el Cu2+ o el Ru3+, son los que más tienden a actuar como ácidos de Lewis y, en consecuencia, los que más tienden a formar iones complejos.
Como ejemplo de la formación de iones complejos, considere la adición de amoníaco a una solución acuosa del ion Cu2+ hidratado {[Cu(H2O)6]2+}. Como es una base más fuerte que el H2O, el amoníaco sustituye las moléculas de agua del ion hidratado para formar el ion [Cu(NH3)4(H2O)2]2+. La formación del complejo [Cu(NH3)4(H2O)2]2+ va acompañada de un drástico cambio de color, tal y como se muestra en la figura (\PageIndex{1}). La solución pasa del azul claro del [Cu(H2O)6]2+ al azul-violeta característico del ion [Cu(NH3)4(H2O)2]2+.
