Avainero – vaiheittainen vs yleinen vakausvakio
Termi stabiilisuusvakio viittaa tasapainovakioon kompleksisen yhdisteen muodostumiselle liuoksessa. Se on tapa mitata näiden siirtymämetalli-ionien kompleksien stabiilisuutta. Kuten tai kaikki muutkin tasapainovakiot, myös stabiilisuusvakiot ovat lämpötilariippuvaisia. Stabiilisuusvakion määritelmä voidaan antaa "vakio tasapainolle, joka vallitsee vesiligandien ympäröimän siirtymämetalli-ionin ja kompleksin, joka muodostuu, kun jotkut siirtymämetalli-ionit käyvät läpi ligandisubstituutioreaktioiden, välillä". stabiilisuusvakion symboli on KstabYleensä ligandit korvataan yksitellen vaiheittaisena prosessina. Näille vaiheille annetaan vaiheittaiset stabiilisuusvakiot. Koko prosessin stabiilisuusvakio voidaan kuitenkin myös antaa. Se on yleinen vakausvakio. Avainero vaiheittaisten ja kokonaisstabiilisuusvakioiden välillä on se, että vaiheittaisten stabiilisuusvakioiden arvot ovat pienempiä kuin saman reaktion yleinen stabiilisuusvakio, kun taas kokonaisstabiilisuusvakiolla on aina suurempi arvo kuin kullakin vaiheittaisella stabiilisuusvakiolla.
Mitä ovat vaiheittaiset vakausvakiot?
Vaiheittaiset stabiilisuusvakiot ovat tasapainovakioita, jotka on annettu ligandin korvausprosessin kullekin vaiheelle. Kun siirtymämetalli-ionikompleksissa on vesiligandeja metalli-ionin ympärillä, ligandisubstituutio tapahtuu vaiheittaisena prosessina. Siellä vain yksi vesimolekyyli korvataan ligandilla, joka osallistuu substituutioon. Tarkastellaanpa esimerkkiä tämän prosessin ymmärtämiseksi.
Esimerkki
Otetaan esimerkkinä ammoniakkiligandien korvaaminen.
Heksaakvaakvakupari(II)-ionin kemiallinen kaava on [Cu(H2O)6] 2+. Kuusi vesiligandia voidaan korvata ammoniakkiligandilla (NH3). Yksi vesiligandi korvataan yhdellä ammoniakkiligandilla kerrallaan.
[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
Kuva 01: 3D-kaavio heksaakvaakvakupari(II)-ionista.
Ensimmäisen substituution stabiilisuusvakio annetaan muodossa K1. Toiselle substituutiolle se on k2 ja päinvastoin. Jokaiselle yllä olevalle tasapainolle lausekkeet voidaan johtaa seuraavasti.
Ensimmäiselle vaihdolle K1={[Cu(NH3)(H2O)5]2+} / {[Cu(H2O)6] 2+} {NH3}
Jossa {[Cu(NH3)(H2O)5 2+}, {[Cu(H2O)6] 2+} ja {NH3} ovat kunkin kemiallisen lajin pitoisuuksia suluissa. Yllä olevan k altaisia lausekkeita voidaan kirjoittaa myös muille vaiheittaisille stabiiliusvakioksille (K2, K3, K4, K5 ja K6).
Mitä ovat kokonaisvakausvakiot?
Yleinen stabiilisuusvakio on kokonaisreaktion tasapainovakio. Yllä olevalle reaktiolle kokonaisstabiilisuusvakio voidaan antaa seuraavasti.
[Cu(H2O)6]2+ + NH 3↔ [Cu(NH3)6]2+
Tämän vuoksi yleinen stabiilisuusvakio on vesiligandien ympäröimän siirtymämetalli-ionin ja substituoitujen ligandien ympäröimän siirtymämetalli-ionin välisen tasapainon tasapainovakio. Sitten kokonaisstabiilisuusvakion lauseke voidaan johtaa seuraavasti.
Yleinen Kstab={[Cu(NH3)6] 2+} / {[Cu(H2O)6]2+ }{NH3}
Mikä on vaiheittainen ja yleisen vakauden vakioiden välinen suhde?
Yleinen vakausvakio saadaan kertomalla kaikki vaiheittaiset vakausvakiot yhteen. Yllä olevassa esimerkissä
Kokonaisuudessaan Kstab=K1K2K3K4K5K6
Mitä eroa vaiheittainen ja kokonaisvakausvakioiden välillä on?
Vaiheittainen vs yleinen vakausvakio |
|
| Vaiheittaiset stabiilisuusvakiot ovat tasapainovakioita, jotka on annettu ligandin korvausprosessin kullekin vaiheelle. | Yleinen stabiilisuusvakio on kokonaisreaktion tasapainovakio. |
| Luonto | |
| Vaiheittaiset stabiilisuusvakiot on annettu siirtymämetalli-ionikompleksissa tapahtuvan substituutioreaktion vaiheille. | Yleinen stabiilisuusvakio on annettu koko substituutioreaktiolle, joka tapahtuu siirtymämetalli-ionikompleksissa. |
| Arvo | |
| Vaiheittaisten stabiilisuusvakioiden arvot ovat pienempiä kuin saman reaktion yleinen stabiilisuusvakio. | Yleisen vakausvakion arvo on aina suurempi kuin jokaisella vaiheittaisella vakausvakiolla. |
Yhteenveto – vaiheittainen vs kokonaisvakausvakio
Askelittainen stabiilisuusvakio ja yleinen stabiilisuusvakio ovat tasapainovakioita, jotka on annettu siirtymämetallikomplekseille liuoksissa. Ero vaiheittaisten ja kokonaisstabiilisuusvakioiden välillä on se, että vaiheittaisten stabiilisuusvakioiden arvot ovat pienempiä kuin saman reaktion yleinen stabiilisuusvakio, kun taas kokonaisstabiilisuusvakiolla on aina suurempi arvo kuin kullakin vaiheittaisella stabiilisuusvakiolla.
Lataa PDF-versio Stepwise vs Overall Stability Constants -sovelluksesta
Voit ladata tämän artikkelin PDF-version ja käyttää sitä offline-tarkoituksiin lainaushuomautuksen mukaisesti. Lataa PDF-versio tästä: Stepwisen ja yleisen vakausvakioiden ero
