Acquocomplessi Metallici: Struttura e Proprietà
Gli acquocomplessi metallici sono composti di coordinazione in cui si trova un catione metallico unito all’acqua come legante. In soluzione acquosa, i cationi metallici formano aquocomplessi in cui un numero definito di molecole di acqua sono legate al catione attraverso un processo chiamato coordinazione.
Indice Articolo
Formula e Composizione
La formula generale degli aquocomplessi è [M(H2O)n]z+, dove n rappresenta il numero di coordinazione del catione metallico (tipicamente compreso tra quattro e sei) e z indica la carica del catione. Questi aquocomplessi sono le specie predominanti nelle soluzioni acquose di sali metallici contenenti anioni come nitrato, solfato e perclorato.
Struttura degli Aquocomplessi
Le molecole di acqua legate al catione metallico sono orientate nello spazio attorno al catione seguendo determinate geometrie. Gli aquocomplessi possono avere un numero di coordinazione di quattro o sei, con le molecole di acqua disposte ai vertici di una struttura tetraedrica o ottaedrica, rispettivamente.
Classificazione e Proprietà
Gli aquocomplessi possono essere classificati come omolettici, se contengono solo acqua come legante, o eterolettici se presentano anche altri ligandi come gruppi -OH. Queste sostanze furono studiate per la prima volta verso la fine del 1800 dal chimico svedese Christian Wilhelm Blomstrand.
Reazioni degli Acidi di Brønsted-Lowry
Gli aquocomplessi metallici possono comportarsi come acidi secondo la teoria di Brønsted-Lowry, cedendo protoni dall’acqua coordinata. Le reazioni di dissociazione di questi acidi si esprimono come [M(H2O)n]z+ + H2O → [M(H2O)n-1(OH)]z-1 + H3O+.
Un esempio di questa reazione è l’esaacquocromo (III): [Cr(H2O)6]3+ → [Cr(H2O)5(OH)]2+ + H+. Il valore di pKa relativo a questo equilibrio è di 4.3, indicando una maggiore acidità rispetto all’acido acetico con un pKa di 4.7.
In definitiva, le caratteristiche e le reazioni degli acquocomplessi metallici dipendono dalla configurazione elettronica dei cationi, evidenziando la complessità e l’importanza di questi composti in chimica coordinativa.Acquocomplessi metallici: struttura e comportamento acido
Quando si tratta di complessi metallici contenenti acqua, alcuni dettagli sulla loro struttura e proprietà acide possono risultare interessanti. Ad esempio, [Ru(H2O)6]3+ con un pKa di 2.7 risulta più acido di [Rh(H2O)6]3+ con un pKa di 4, nonostante il rodio trivalente sia generalmente più elettronegativo rispetto al rutenio trivalente. Questo fenomeno può essere spiegato considerando la stabilizzazione del legante -OH, che agisce come donatore π, con una coppia di elettroni in un orbitale di simmetria simile all’orbitale del centro metallico t2g.
Un’altra osservazione importante è che, di solito, gli acquocomplessi di ioni metallici bivalenti sono meno acidi rispetto a quelli degli ioni metallici trivalenti a causa del fenomeno dell’olazione, che favorisce la formazione di specie polimeriche.
Struttura degli acquocomplessi metallici
# Acquocomplessi con numero di coordinazione 6
La maggior parte dei metalli della prima serie di transizione insieme ad alcuni metalli alcalino-terrosi formano complessi esacoordinati quando si dissolvono in acqua. Questi complessi sono caratterizzati dal fatto che l’ione metallico ha due cariche positive e si presentano in varie colorazioni come il vanadio viola, il cromo blu, il manganese rosa pallido, il ferro verde azzurro, il cobalto rosa, il nichel verde, il rame blu e il calcio.
Inoltre, esistono acquocomplessi in cui l’ione metallico ha tre cariche positive come il titanio viola, il vanadio verde, il cromo viola e il ferro viola pallido. Tutti questi complessi esacoordinati presentano una struttura ottaedrica.
# Acquocomplessi con numero di coordinazione diverso da 6
Meno comuni sono gli acquocomplessi con numero di coordinazione inferiore a 6. Ad esempio, si pensava che gli ioni Pt2+ e Pd2+ formassero complessi tetracoordinati con formula [M(H2O)4]2+ e struttura quadrato-planare, mentre l’argento Ag+ forma complessi tetraedrici con formula [Ag(H2O)4]+.
Infine, i complessi di lantanidi con tre cariche positive possono formare complessi con numero di coordinazione otto o nove, offrendo una varietà di strutture complesse e interessanti da studiare.
