Komplexbildungskonstanten – schrittweise Anlagerung von Liganden
ChemieAnorganische ChemieAlter 17–18
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Als Nächstes in Anorganische Chemie
Ein Ligand ersetzt nicht alle Wassermoleküle auf einmal, sondern lagert sich Schritt für Schritt an das Metallion an, jeder Schritt mit seiner eigenen Stufenbildungskonstante (auch Stabilitätskonstante genannt). Ziehen Sie die Ligandkonzentration und beobachten Sie, wie sich das Verteilungsdiagramm der Spezies [M(H₂O)ₙ₋ᵢLᵢ] verschiebt und die Farbe der Lösung mitwechselt; vergleichen Sie NH₃ mit Ethylendiamin und sehen Sie, wie der Chelateffekt einen Komplex millionenfach stabiler macht.
Lektion: Komplexgleichgewichte und Komplexbildungskonstanten
Was sie zeigt
Liganden ersetzen die Wassermoleküle um ein hydratisiertes Metallion nacheinander, daher enthält eine Lösung meist mehrere Komplexe gleichzeitig. Jeder Schritt hat eine eigene stufenweise Bildungskonstante Kᵢ; die Gesamtkonstante βₙ ist ihr Produkt, log βₙ also die Summe der log Kᵢ. Der Anteil jeder Spezies hängt von der Konzentration des freien Liganden ab, wie das Verteilungsdiagramm der Spezies zeigt. Das zweizähnige Ethylendiamin bildet fünfgliedrige Chelatringe und ergibt weit stabilere Komplexe als NH₃ bei gleicher Zahl an Stickstoff-Donoratomen, vor allem wegen der Entropiezunahme.
So funktioniert es
Wählen Sie Zentralion und Ligand und ziehen Sie log[freier Ligand] von sehr verdünnt bis konzentriert. Beobachten Sie, welcher Komplex bei jedem Wert überwiegt, lesen Sie den Anteil jeder Spezies und die mittlere Zahl gebundener Liganden ab und achten Sie auf die Farbe der Lösung. Wechseln Sie beim selben Metallion von NH₃ zu Ethylendiamin, um zu sehen, wie sich die Kurven zu viel kleineren Ligandkonzentrationen verschieben.
Einstellbare Parameter
- Zentralion Cu²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺
- Ligand NH₃ (einzähnig), Ethylendiamin (zweizähnig)
- log[freier Ligand] -12–0
Fragen zum Erkunden
- Warum enthält eine Cu²⁺-Lösung bei mittleren NH₃-Konzentrationen ein Gemisch aus mehreren Amminkomplexen?
- Wie hängt die Gesamtbildungskonstante βₙ mit den Stufenkonstanten K₁, K₂, K₃ usw. zusammen?
- Was ist der Chelateffekt, und um wie viel stabiler ist der Ethylendiamin-Komplex von Ni²⁺ als der NH₃-Komplex?
