Nøgleforskel – trinvise versus generelle stabilitetskonstanter
Begrebet stabilitetskonstant henviser til en ligevægtskonstant for dannelsen af en kompleks forbindelse i en opløsning. Det er en måde at måle stabiliteten af disse komplekser af overgangsmetalioner. Som eller alle andre ligevægtskonstanter er stabilitetskonstanter også temperaturafhængige. Definitionen af stabilitetskonstant kan gives som "konstanten for en ligevægt mellem en overgangsmetalion omgivet af vandligander og det kompleks, der dannes, når nogle overgangsmetalioner undergår ligandsubstitutionsreaktioner". symbolet for stabilitetskonstanten er KstabNorm alt substitueres liganderne én efter én som en trinvis proces. Disse trin er givet trinvise stabilitetskonstanter. Stabilitetskonstanten for den samlede proces kan dog også angives. Det er den overordnede stabilitetskonstant. Den vigtigste forskel mellem trinvise og overordnede stabilitetskonstanter er, at værdierne af trinvise stabilitetskonstanter er lavere end den overordnede stabilitetskonstant for den samme reaktion, hvorimod den samlede stabilitetskonstant altid har en højere værdi end hver trinvise stabilitetskonstant.
Hvad er trinvise stabilitetskonstanter?
Trinvise stabilitetskonstanter er ligevægtskonstanter givet for hvert trin i processen med ligandsubstitution. Når et overgangsmetalionkompleks har vandligander, der omgiver metalionen, foregår ligandsubstitutionen som en trinvis proces. Der er kun ét vandmolekyle erstattet af den ligand, der er involveret i substitutionen. Lad os overveje et eksempel for at forstå denne proces.
Eksempel
Tag substitution af ammoniakligander som et eksempel.
Den kemiske formel for hexaaquakobber(II)-ion er givet som [Cu(H2O)6] 2+. De seks vandligander kan erstattes af ammoniakligander (NH3). Én vandligand erstattes af én ammoniakligand ad gangen.
[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
Figur 01: Et 3D-diagram af en hexaaquacopper(II)-ion.
Stabilitetskonstanten for den første udskiftning er givet som K1. For den anden udskiftning er det k2 og omvendt. For hver ligevægt ovenfor kan udtryk udledes som nedenfor.
For den første udskiftning, K1={[Cu(NH3)(H2O)5]2+} / {[Cu(H2O)6] 2+} {NH3}
Hi, {[Cu(NH3)(H2O)5]2+}, {[Cu(H2O)6] 2+} og {NH3} er koncentrationer af hver kemisk art inden for parenteserne. Udtryk som ovenfor kan også skrives for andre trinvise stabilitetskonstanter (K2, K3, K4, K5 og K6).
Hvad er overordnede stabilitetskonstanter?
Den overordnede stabilitetskonstant er ligevægtskonstanten for den samlede reaktion. For ovenstående reaktion kan den samlede stabilitetskonstant angives som nedenfor.
[Cu(H2O)6]2+ + NH 3↔ [Cu(NH3)6]2+
Den overordnede stabilitetskonstant er derfor ligevægtskonstanten for ligevægten mellem overgangsmetalion omgivet af vandligander og overgangsmetalion omgivet af substituerede ligander. Så kan udtrykket for den samlede stabilitetskonstant udledes som nedenfor.
Overall Kstab={[Cu(NH3)6] 2+} / {[Cu(H2O)6]2+ }{NH3}
Hvad er forholdet mellem trinvise og overordnede stabilitetskonstanter?
Den overordnede stabilitetskonstant kan opnås ved at gange alle de trinvise stabilitetskonstanter sammen. For eksempel ovenfor
Samlet Kstab=K1K2K3K4K5K6
Hvad er forskellen mellem trinvise og overordnede stabilitetskonstanter?
trinvise vs generelle stabilitetskonstanter |
|
| Trinvise stabilitetskonstanter er ligevægtskonstanter givet for hvert trin i processen med ligandsubstitution. | Den overordnede stabilitetskonstant er ligevægtskonstanten for den samlede reaktion. |
| Natur | |
| De trinvise stabilitetskonstanter er givet for trin i en substitutionsreaktion, der finder sted i et overgangsmetalionkompleks. | Den overordnede stabilitetskonstant er givet for hele substitutionsreaktionen, der finder sted i et overgangsmetalionkompleks. |
| Value | |
| Værdierne af trinvise stabilitetskonstanter er lavere end den samlede stabilitetskonstant for den samme reaktion. | Den overordnede stabilitetskonstant har altid en højere værdi end hver trinvise stabilitetskonstant. |
Opsummering – trinvise versus generelle stabilitetskonstanter
Den trinvise stabilitetskonstant og den samlede stabilitetskonstant er ligevægtskonstanter givet for overgangsmetalkomplekser i opløsninger. Forskellen mellem trinvise og overordnede stabilitetskonstanter er, at værdierne af trinvise stabilitetskonstanter er lavere end den overordnede stabilitetskonstant for den samme reaktion, hvorimod den samlede stabilitetskonstant altid har en højere værdi end hver trinvise stabilitetskonstant.
Download PDF-versionen af Stepwise vs Overall Stability Constants
Du kan downloade PDF-versionen af denne artikel og bruge den til offline-formål i henhold til citatnotat. Download venligst PDF-versionen her: Difference Between Stepwise and Overall Stability Constants
