Equilibri de complexos

El equilibri de formació de complexos és l'equilibri establit entre les molècules que formen un complex. El seu estudi està dins de la química analítica.

Teoria de Lewis

La teoria d'àcits i bases de Lewis enuncia que un àcit de Lewis és aquella espècie que, en dissolució, és capaç d'acceptar parells d'electrons. En canvi, una base de Lewis és tota espècie que, en dissolució, és capaç de cedir parells d'electrons.

Per a que una espècie puga actuar com a àcit de Lewis deu presentar, per tant, orbitales vacants de baixa energia a on poder albergar els electrons que accepte. Aixina mateix, una espècie serà base de Lewis quan present parells d'electrons desapareados orientats en les direccions adequades per a poder ser cedits a l'àcit. Habitualment els àcit de Lewis es coneixen com aceptores, mentres que les bases de Lewis es diuen dadores. Quan un dador i un acceptor reaccionen entre sí, es produïx un enllaç covalente dativo o coordinat, és dir, un enllaç adicional causant de la formació del complex de coordinació.

En estes, veem que les reaccions de formació de complexos no són més que equilibris que s'establixen entre un àcit de Lewis i una base de Lewis, que en esta branca de la química es coneixen com lligants (o ligantes, segons es diu en algunes regions de Sudamérica). Este tipo de reaccions tenen un especial interés en la química analítica, pero el seu estudi està detallat dins de la branca de la química inorgànica.

Història: Werner

El pare de la química de la coordinació és Alfred Werner, que va estudiar l'enllaç d'estos composts i la seua isomeria (que és una característica típica de la química del carbono, pero no exclusiva d'ella), encara que les qüestions que va estudiar Werner sobre enllaç i reactivitat de complexos no estan relacionades en la seua aplicació en el camp de la química analítica, sino en l'anteriorment mencionat camp de l'inorgànica.

Cinètica i termodinàmica dels equilibris de formació de complexos

El químic analític està interessat en els equilibris de formació de complexos. Com tota reactivitat, estos equilibris es poden estudiar des de dos punts de vista: el seu cinètica química i la seua termodinàmica.

Cinètica

Estudia la velocitat en que es porten a terme les reaccions de formació de complexos, i els seus mecanismes de reacció. Des del punt de vista de la cinètica, els complexos de coordinació poden dividir-se en:

• Lábiles: La seua velocitat de descomposició (en el sentit dels equilibris) és elevada. No hi ha un conveni establit sobre quina velocitat es considera elevada, depenent del text es considera una descomposició total en 5 segons, pero no és una mida rigorosa de velocitat en química.

• Inertes: La seua velocitat de descomposició és molt baixa. Tampoc existix un conveni establit, pero en moltes ocasions es considera un complex inerte aquell que és capaç de ser aïllat i caracterisat en atmòsfera oxidant, i les seues propietats es mantenen constants en el temps.

Termodinàmica

Estudia les energies posades en joc en les reaccions de formació/descomposició, aixina com les relacions de composts en l'equilibri. Per tant és la part que més interessa a un químic analític. En esta part relacionarem conceptes de termodinàmica química de reactius i productes.

- Serà un complex estable aquell que la seua energia lliure de Gibbs siga menor que la que presentaven els reactius per separat.

- A canvi, un complex serà inestable quan la seua energia de Gibbs siga major que la que tingueren els reactius per separat. (Relacionar estos conceptes en els diagrames E-CR).

Com podem observar un complex de coordinació pot ser termodinámicamente inestable, pero no descompondre's perque és cinéticamente inerte. Els dos camps d'estudi no són incompatibles.

Constants dels equilibris de formació de complexos

Els equilibris de formació de complexos estan caracterisats per tindre constants termodinàmiques molt elevades, per això en moltes ocasions s'estudia la seua relació en la solubilitat de precipitats insolubles.

Per a un equilibri genèric del tipo M + L = ML, a on M és l'àtom metàlic coordinante i L el lligant (ions, molècules o radicals), la constant termodinàmica vindrà expressada en funció de la seua activitat.