Determinazione e Potenziale della cella nella Costante di Formazione
Un ione complesso è costituito da un metallo di transizione legato tramite legami covalenti ad un certo numero di leganti che possono essere anioni o basi di Lewis. La costante di formazione del complesso, detta Kf, può essere determinata attraverso un processo elettrochimico.
L’equilibrio di formazione di un generico complesso può essere rappresentato dalla seguente reazione:
x M^y+ + y L^x- ⇌ M_xL_y
La costante di formazione del complesso, detta Kf, è data dall’espressione:
Kf = [M_xL_y]/[M^y+]^x [L^x-]^y
La determinazione della costante di formazione può essere fatta per via elettrochimica, ad esempio la costante di formazione del complesso tetrammino rame (II) Cu(NH3)4^2+ può essere determinata attraverso la seguente reazione:
Cu^2+ + 4 NH3 ⇌ Cu(NH3)4^2+
Misurando il potenziale della cella prima e dopo l’aggiunta di NH3, è possibile determinare la concentrazione dello ione Cu^2+ e, di conseguenza, calcolare la costante di formazione del complesso.
Il potenziale della cella misurato in condizioni non standard è 0.87 V da cui si può determinare la concentrazione dello ione Cu^2+ tramite l’equazione di Nernst. Sostituendo i dati noti si ottiene la concentrazione dello ione rame libera, che risulta essere 1.33 ∙ 10^-16 M.
Poiché ci si aspetta che il valore di Kf sia molto alto e quindi l’equilibrio è spostato verso i prodotti di reazione, ci si aspetta che la reazione vada inizialmente a completamento. Utilizzando i dati elettrochimici, è possibile calcolare la concentrazione dello ione rame (II) e quindi sostituire i valori nell’espressione di Kf per ottenere il valore della costante di formazione, che nel caso specifico risulta essere 6.6 ∙ 10^12.
In sintesi, attraverso la determinazione e il potenziale della cella, è possibile calcolare la costante di formazione di un complesso con un metallo di transizione, come nel caso specifico del complesso tetrammino rame (II). Questo permette di comprendere la stabilità del complesso e il suo potenziale nella formazione di legami covalenti con altri ioni e leganti.