Equilibrios de Formación de Complejos

 

EQUILIBRIOS DE FOR FORM M CIÓN DE DE COMP COMPLEJOS LEJOS  

Un COMPLEJO se define como la asociación de dos o más especies que pueden existir separadamente.  En la formación de un complejo participan dos tipos de especies 

  una puede aceptar uno o más pares de electrones para completar su estructura electrónica

(normalmente orbitales d vacíos), y que es generalmente un ion metálico. Esta especie se llama ESPECIE CENTRAL O ION CENTRAL, y se trata de un ácido de Lewis. 

  El segundo tipo de especies involucradas son son los LIGANDOS, especies que ceden uno o más pares

de electrones al ion central, y por tanto se tratan de bases de Lewis.  Lewis.  La estructura general de un complejo se representa conforme a: La carga del complejo (representada como m +) +) puede ser positiva, negativa, o bien ser eléctricamente neutra. El número de enlaces entre un ion central y

el ligando o ligandos unidos a él se denomina NÚMERO DE COORDINACIÓN, que depende del tamaño del ion y la naturaleza de los ligandos (generalmente 2, 4 y 6). Los ligandos se pueden clasificar de diferentes formas:   ligandos neutros (NH3, H2O, piridina, etc.)  etc.) 



  ligandos cargados (generalmente aniones, como



CN–, Cl–, OH–, ion acetato, etc.).  etc.). 

coordinación, n,    LIGANDOS MONODENTADOS (NH3, H2O, CN–, etc.) presentan una sola posición de coordinació



  los que tienen dos o más posiciones de coordinación se 



denominan BIDENTADOS BIDENTADOS O POLIDENTADOS, respectivamente. respectivamente. Por ejemplo, la etilendiamina etilendiamina (en). El ácido etilendiamino tetracético (EDTA) tiene seis posiciones de coordinación, por tanto se trata de un ligando hexadentado.  hexadentado. 

La diferencia más importante entre los ligandos monodentados y polidentados reside en el tipo de complejos que pueden originar:  

Los ligandos monodentados sólo pueden formar COMPLEJOS DE ADICIÓN , como por ejemplo: Ag(NH3)2+, Fe(SCN)2+. 

 

Los ligandos polidentados pueden dar lugar a los COMPLEJOS QUELATOS, en los que el ion central

se une a una molécula de ligando por más de un punto de coordinación, como puede ser el caso de los complejos Zn(en)22+, Ni(DMG)2 y Co(EDTA)2–. 

 

CONST NTE DE EQUILIBRIO

La formación de un complejo determinado ML, a partir de un ligando L y un ion central M  es una reacción reversible, definida como: 

cuya constante de equilibrio: Se denomina CONSTANTE DE FORMACIÓN O CONSTANTE DE INESTABILIDA INESTABILIDAD D del complejo.

Cuanto mayor es el valor de la constante de formación de un complejo, más favorecida está su

formación a partir de sus componentes (metal y ligando), y por  tanto el complejo es más estable.  Puede ocurrir, sin embargo, que a partir de un metal y un ligando pueda formarse más de un complejo, de

diferentes estequiometrías, sobre todo en el caso de los complejos formados con ligandos mono- y bidentados. Por ejemplo, el ion Cu2+ puede formar con el amoniaco una serie de complejos de

estequiometría 1:1 hasta 1:5 (metal: ligando). En los casos donde se pueden formar diferentes complejos no habrá una sola constante de equilibrio, sino que tendremos varias.   Por ejemplo, si la interacción entre un ion central M y un ligando L da lugar a los complejos 1:1, 1:2 y



1:3; la formación de estas especies se produce de forma escalonada de manera que los complejos se forman sucesivamente , indicando que cada posible complejo se forma a partir del complejo de

estequiometría inmediatamente inmediatamente inferior y el ligando libre: 

En general, el orden de magnitud de las constantes de formación sucesivas es decreciente a medida que aumenta el número de coordinación:  K 1 > K 2 > K 3 > … > Kn .

 

Otra posibilidad de definición de las constantes de equilibrio de formación de complejos son las llamadas CONSTANTES GLOBALES DE FORMACIÓN (β), en las que intervienen los componentes libres M y L de la forma:

CÁLCULO DE LAS CONCENTRACIONES DE ESPECIES EN EL EQUILIBRIO DE FORMACIÓN DE COMPLEJOS Para calcular las concentraciones de las diferentes especies presentes en estos equilibrios de

formación de complejos se combina el balance de masas, en este caso del ion metálico, con las expresiones de las constantes de formación de los complejos ya sean globales o sucesivas.  EJEMPLO: Si se toma como ejemplo el sistema sistema formado por un metal M y un ligand ligando o L, que pueden dar lugar a la formación de dos especies complejas (ML y ML2).

El balance de masas del metal, si se supone una concentración total de ion metálico en disolución C 

igual a M, viene dado por:

 

 

Al sustituir las concentraciones de los complejos ML y ML2 en función de las constantes de  equilibrio, concentraciones concentraciones de ligando y metal libre:

La fracción molar (α), de cada una de las especies en las que pueda estar presente el ion metálico en disolución (M, ML y ML2), vendrá dada por: