Pe scurt
Compușii coordinativi (complecși) sunt specii chimice formate dintr-un ion central metalic și liganzi, uniți prin legături coordinative. Aceștia au aplicații esențiale în analiza chimică, precum identificarea ionilor metalici și titrări complexonometrice, iar stabilitatea lor este exprimată prin constanta de formare (Kf).
Definiția și formarea compușilor coordinativi
Compușii coordinativi (sau complecși) sunt specii chimice formate prin combinarea unui
ion sau atom central (metal, de obicei dintr-un metal de tranziție) cu un număr de
liganzi (molecule sau ioni) care se leagă prin
legături coordinative (covalente prin donare de electroni). Atomul central trebuie să aibă orbitali liberi capabili să accepte perechi de electroni, iar ligandul trebuie să aibă cel puțin o pereche de electroni neparticipanți. Legătura se numește
legătură coordinativă (dativă).
Geometria și numărul de coordinare
Compușii coordinativi au o
geometrie specifică dictată de
numărul de coordinare (de obicei 2, 4 sau 6) și de teoria împingerii perechilor de electroni (TRE-VSEPR). De exemplu:
- Complexul [Cu(NH3)4]2+ are o geometrie tetraedrică
- Complexul [Fe(CN)6]4- este octaedric
Stabilitatea complexelor
O proprietate importantă este
stabilitatea complexului, exprimată prin
constanta de formare (Kf). Cu cât Kf este mai mare, cu atât complexul este mai stabil.
Tipuri de liganzi
- Liganzi monodentați – se leagă printr-un singur atom donor
- Liganzi polidentați – se leagă prin mai mulți atomi donori (exemplu: EDTA, care este hexadentat)
- Efectul de chelat – liganzii polidentați formează complecși mai stabili datorită inelului format
Aplicații în analiza chimică
- Identificarea ionilor metalici – de exemplu, reacția Fe3+ cu tiocianatul dă un complex roșu-sânge
- Titrări complexonometrice – folosind EDTA ca ligand pentru determinarea durității apei sau a concentrației de metale
- Separarea cromatografică
Exemple practice
- Exemplul 1: Identificarea ionului Fe3+ – La o soluție de FeCl3 se adaugă câteva picături de soluție de KSCN (tiocianat de potasiu). Se formează un complex roșu-sânge de [Fe(SCN)]2+. Ecuația: Fe3+ + SCN- → [Fe(SCN)]2+. Culoarea roșie este caracteristică și se folosește în analiza calitativă pentru identificarea prezenței fierului trivalent.
- Exemplul 2: Titrarea durității apei cu EDTA – EDTA (acid etilendiaminotetraacetic) este un ligand hexadentat care formează complecși foarte stabili cu ionii Ca2+ și Mg2+. Se adaugă un indicator (negru de eriocrom T) care formează un complex roșu cu ionii metalici. La titrare cu EDTA, acesta displace indicatorul, iar la punctul de echivalență culoarea soluției devine albastră (culoarea formei libere a indicatorului).
- Exemplul 3: Formarea complexului de cupru cu amoniac – Se prepară o soluție de CuSO4 (albastru deschis). Se adaugă soluție de NH3 concentrată. Inițial se formează un precipitat de Cu(OH)2 de culoare albastru-deschis, care apoi se dizolvă în exces de NH3 dând un complex tetrammincupru(II) de culoare albastru-intens: Cu2+ + 4 NH3 → [Cu(NH3)4]2+. Acest complex este stabil și folosit pentru identificarea cuprului.
Concepte cheie pentru bacalaureat
- Legătura coordinativă (dativă) și formarea complexilor
- Numărul de coordinare și geometria complexelor (tetraedrică, octaedrică, plan-pătrată)
- Constanta de stabilitate (Kf) și factorii care o influențează
- Liganzi monodentați, polidentați și efectul de chelat
- Aplicații în analiza chimică: identificarea ionilor, titrări complexonometrice (EDTA)
- Metoda de determinare a numărului de coordinare și a formulei complexului prin analiza compoziției și a sarcinii
- Echilibrul de complexare și efectul competiției între liganzi
Verifică-te!
- Ce tip de legătură se formează între atomul central și liganzi în compușii coordinativi?
- Care este constanta care exprimă stabilitatea unui complex și cum influențează valoarea acesteia stabilitatea?
- Ce culoare capătă soluția la punctul de echivalență în titrarea durității apei cu EDTA și indicator negru de eriocrom T?