Formazione e Caratteristiche degli Ioni Complessi
I metalli di transizione possono legarsi a uno o più leganti per formare specie note come ioni complessi. Questi trovano svariate applicazioni pratiche nell’ambito dell’analisi chimica, come ad esempio nella dissoluzione di precipitati, nella stabilizzazione di elementi in stati di ossidazione instabili e nella determinazione quantitativa di ioni mediante titolazione complessometrica. Questi composti, anche chiamati composti di coordinazione, presentano una vasta gamma di caratteristiche che non possono essere facilmente comprese in una singola definizione.
Alfred Werner è stato il primo a fornire una base razionale allo studio di tali composti, definendoli come sostanze capaci di esistere in soluzione indipendentemente l’una dall’altra e dotate di stabilità in soluzione. Ad esempio, in presenza di ammoniaca, una soluzione di nitrato di argento può produrre un precipitato di Ag2O e, in eccesso di ammoniaca, il precipitato si dissolve poiché l’ione argento si complessa con l’ammoniaca.
Tuttavia, è importante considerare che gli ioni metallici liberi non esistono in soluzioni liquide ma sono sempre solvatati. La formazione di un complesso in soluzione acquosa corrisponde alla sostituzione di una o più molecole di acqua strettamente associate allo ione con molecole o ioni di diversa natura chimica. La stabilità di un complesso è definita quantitativamente dalla costante di stabilità o di formazione relativa all’equilibrio.
La serie di equilibri successivi fra uno ione centrale M e un legante L in grado di formare con lo ione metallico complessi ML, ML2, ML3, …, MLi dove i può assumere valori 1,2,3… fino ad arrivare al numero di coordinazione i, è descritta da costanti consecutive o costanti di stabilità parziali. Tali costanti possono essere utilizzate anche per calcolare le costanti di stabilità globali.
In molti casi, la stabilità del complesso diminuisce al crescere della sostituzione delle molecole d’acqua da parte delle molecole del legante.