Kľúčový rozdiel – postupné vs. konštanty celkovej stability
Pojem konštanta stability sa vzťahuje na rovnovážnu konštantu pre tvorbu komplexnej zlúčeniny v roztoku. Je to spôsob merania stability týchto komplexov iónov prechodných kovov. Rovnako ako všetky ostatné rovnovážne konštanty, aj konštanty stability sú závislé od teploty. Definíciu konštanty stability možno uviesť ako „konštantu pre rovnováhu existujúcu medzi iónom prechodného kovu obklopeným vodnými ligandami a komplexom vytvoreným, keď niektoré ióny prechodného kovu podstúpia substitučné reakcie ligandu“. symbol konštanty stability je KstabObvykle sú ligandy substituované jeden po druhom ako postupný proces. Tieto kroky sú dané stupňovitými konštantami stability. Môže sa však uviesť aj konštanta stability pre celý proces. Je to konštanta celkovej stability. Kľúčový rozdiel medzi stupňovitými a celkovými konštantami stability je v tom, že hodnoty stupňovitých konštánt stability sú nižšie ako celková konštanta stability tej istej reakcie, pričom celková konštanta stability má vždy vyššiu hodnotu ako každá stupňovitá konštanta stability.
Čo sú to stupňovité konštanty stability?
Krokové konštanty stability sú rovnovážne konštanty dané pre každý krok procesu substitúcie ligandu. Keď komplex iónov prechodného kovu obsahuje vodné ligandy obklopujúce kovový ión, substitúcia ligandu prebieha ako postupný proces. Tam je len jedna molekula vody nahradená ligandom, ktorý sa podieľa na substitúcii. Uvažujme o príklade na pochopenie tohto procesu.
Príklad
Vezmite si ako príklad substitúciu amoniakových ligandov.
Chemický vzorec iónu hexaaquacopper(II) je daný ako [Cu(H2O)6] 2+. Šesť vodných ligandov môže byť nahradených amoniakovými ligandami (NH3). Jeden vodný ligand je nahradený vždy jedným amoniakovým ligandom.
[Cu(H2O)6]2++NH 3 ↔ [Cu(NH3)(H2O)5]2+ K1
[Cu(NH3)(H2O)5] 2++ NH3 ↔ [Cu(NH3)2 (H2O)4]2+ K2
[Cu(NH3)2(H2O) 4]2++ NH3 ↔ [Cu(NH3 )3(H2O)3]2+K3
[Cu(NH3)3(H2O) 3]2++ NH3 ↔ [Cu(NH3 )4(H2O)2]2+K4
[Cu(NH3)4(H2O) 2]2++ NH3 ↔ [Cu(NH3 )5(H2O)]2+ K5
[Cu(NH3)5(H2O)] 2++ NH3↔ [Cu(NH3)6 ]2+ K6
Obrázok 01: 3D diagram iónu hexaaquacopper(II).
Konštanta stability pre prvú substitúciu je daná ako K1. Pri druhom striedaní je to k2 a naopak. Pre každú vyššie uvedenú rovnováhu možno odvodiť výrazy, ako je uvedené nižšie.
Pre prvé nahradenie K1={[Cu(NH3)(H2O)5]2+} / {[Cu(H2O)6] 2+} {NH3}
V ktorom, {[Cu(NH3)(H2O)5]2+}, {[Cu(H2O)6] 2+} a {NH3} sú koncentrácie každého chemického druhu v zátvorkách. Výrazy ako vyššie je možné zapísať aj pre iné stupňovité konštanty stability (K2, K3, K4, K5 a K6).
Čo sú konštanty celkovej stability?
Konštanta celkovej stability je rovnovážna konštanta celkovej reakcie. Pre vyššie uvedenú reakciu môže byť celková konštanta stability uvedená nižšie.
[Cu(H2O)6]2+ + NH 3↔ [Cu(NH3)6]2+
Celková konštanta stability je teda rovnovážna konštanta pre rovnováhu medzi iónom prechodného kovu obklopeným vodnými ligandami a iónom prechodného kovu obklopeným substituovanými ligandami. Potom je možné odvodiť výraz pre celkovú konštantu stability, ako je uvedené nižšie.
Celkové Kstab={[Cu(NH3)6] 2+} / {[Cu(H2O)6]2+ }{NH3}
Aký je vzťah medzi postupnou a celkovou konštantou stability?
Celkovú konštantu stability možno získať vynásobením všetkých stupňovitých konštánt stability dohromady. Pre vyššie uvedený príklad
Celkovo Kstab=K1K2K3K4K5K6
Aký je rozdiel medzi postupnou a celkovou konštantou stability?
Postupne vs. Konštanty celkovej stability |
|
| Krokové konštanty stability sú rovnovážne konštanty dané pre každý krok procesu substitúcie ligandu. | Konštanta celkovej stability je rovnovážna konštanta celkovej reakcie. |
| Príroda | |
| Postupné konštanty stability sú uvedené pre kroky substitučnej reakcie, ktorá prebieha v komplexe iónov prechodného kovu. | Celková konštanta stability je uvedená pre celú substitučnú reakciu, ktorá prebieha v komplexe iónov prechodného kovu. |
| Value | |
| Hodnoty stupňovitých konštánt stability sú nižšie ako celková konštanta stability tej istej reakcie. | Celková konštanta stability má vždy vyššiu hodnotu ako každá kroková konštanta stability. |
Súhrn – postupné verzus celkové konštanty stability
Postupná konštanta stability a konštanta celkovej stability sú rovnovážne konštanty dané pre komplexy prechodných kovov v roztokoch. Rozdiel medzi stupňovitými a celkovými konštantami stability je v tom, že hodnoty stupňovitých konštánt stability sú nižšie ako celková konštanta stability tej istej reakcie, pričom celková konštanta stability má vždy vyššiu hodnotu ako každá stupňovitá konštanta stability.
Stiahnite si PDF verziu Stepwise vs. Celkové konštanty stability
Verziu tohto článku si môžete stiahnuť vo formáte PDF a použiť ju na offline účely podľa citácie. Stiahnite si verziu PDF tu: Rozdiel medzi postupnými a celkovými konštantami stability
