9.5. Диссоциация комплексных соединений
Комплексные соединения — неэлектролиты в водных растворах диссоциации не подвергаются. У них отсутствует внешняя сфера комплекса, например: [Zn(NH3)2Cl2], [Co(NH3)3(NO3)3], [Pt (NH3)2C12]. В водной среде такие молекулы гидратируются как единое образование.
Комплексные соединения — электролиты при диссоциации в водных растворах образуют комплексные ионы, например:
[Ag (NH3)2] CI ↔[Ag (NH3)2]+ +С1–
К [Ag (CN)2 ↔K+ + [Ag (CN)2]-
Такая диссоциация протекает полностью, ионы гидратируются. Комплексные ионы в свою очередь подвергаются вторичной диссоциации:
[Ag(NH3)2]+ ↔Ag++2NH3 (a)
[Ag (CN)2] - ↔ Ag+ +2CN- (б)
Однако эта диссоциация обычно протекает в незначительной степени. Применяя закон действующих масс к обратимым процессам (а) и (б), получаем выражения констант нестойкости комплексных ионов:
Константа нестойкости комплексного иона характеризует прочность (устойчивость) внутренней сферы комплексного соединения. В приведенных примерах комплекс [Ag(CN)2]- более прочен, чем комплекс [Ag(NH3)2]+, так как имеет меньшее значение КН.
Соединения с малоустойчивой внутренней сферой называют двойными солями. Обозначают их иначе, чем комплексные соединения, а именно — как соединения молекул, например K2SO4∙A12(SO4)3. Принципиальной же разницы между двойными солями и комплексными соединениями нет. В растворе двойной соли имеется некоторое количество комплексных ионов (например, [Al (SO4)2]-). Двойная соль отличается от комплексной соли лишь диссоциацией комплексного иона: у первой она практически полная, а у второй — незначительная.
Двойные соли — довольно распространенные соединения. К ним относятся соль Мора (NH4)2SO4∙FeSO4∙6H2O, двойной хлорид калия и меди 2КС1 ∙ СuС12 ∙ 2Н2О и многие другие. Если, например, растворить в воде двойной хлорид, то происходит диссоциация
2КС1∙СuС12∙2Н2О↔2К++Сu2+ + 4С1-+2Н2О
и все образовавшиеся в растворе ионы можно обнаружить с помощью соответствующих реакций. Но если это соединение рассматривать как комплексное, то его формулу надо изобразить как K2[CuС14]∙2H2О. Диссоциация K2[CuС14]∙2H2О протекает по уравнению:
К2 [CuCl4] ∙ 2H2O↔ 2К + + [CuC14]2 - + 2Н2О
и
[CuCl4]2-↔Cu2+ + 4Cl-
Образующийся комплексный ион устойчив только в концентрированных растворах, и его константа нестойкости при комнатной температуре
Сравним значение КН [CuCl4]2- со значением константы нестойкости одного из комплексных ионов меди, например КН[Cu(NH3)4]2+ = 4,6 ∙ 10 – 14. Тогда мы увидим, что КН [CuCl4]2- > КН[Cu(NH3)4]2+ на несколько порядков, а чем меньше константа нестойкости комплекса, тем больше его устойчивость.
Пример 1. Напишите выражение для константы нестойкости комплекса [Fе(СМ)6]4-.
Решение. Если комплексная соль гексацианоферрат (II) калия, являясь сильным электролитом, в водном растворе необратимо диссоциирует на ионы внешней и внутренней сфер
K4[Fe(CN)6] = 4K+ + [Fe(CN)6]4–
то комплексный ион диссоциирует обратимо и в незначительной степени на составляющие его частицы:
[Fe(CN)6]4– ↔ Fe2+ + 6CN–
Обратимый процесс характеризуется своей константой равновесия, которая в данном случае называется константой нестойкости (Кн) комплекса:
Чем меньше KH, тем более прочен данный комплекс.