Hauptunterschied – schrittweise vs. allgemeine Stabilitätskonstanten
Der Begriff Stabilitätskonstante bezeichnet eine Gleichgewichtskonstante für die Bildung einer Komplexverbindung in einer Lösung. Es ist eine Möglichkeit, die Stabilität dieser Komplexe von Übergangsmetallionen zu messen. Wie oder alle anderen Gleichgewichtskonstanten sind auch Stabilitätskonstanten temperaturabhängig. Die Definition für die Stabilitätskonstante kann angegeben werden als „die Konstante für ein Gleichgewicht, das zwischen einem von Wasserliganden umgebenen Übergangsmetallion und dem Komplex besteht, der gebildet wird, wenn einige Übergangsmetallionen Ligandensubstitutionsreaktionen eingehen“. das Symbol für die Stabilitätskonstante ist KstabÜblicherweise werden die Liganden schrittweise nacheinander ausgetauscht. Diesen Schritten werden stufenweise Stabilitätskonstanten gegeben. Es kann aber auch die Stabilitätskonstante für den Gesamtprozess angegeben werden. Es ist die Gesamtstabilitätskonstante. Der Hauptunterschied zwischen schrittweisen und Gesamtstabilitätskonstanten besteht darin, dass die Werte der schrittweisen Stabilitätskonstanten niedriger sind als die Gesamtstabilitätskonstante derselben Reaktion, während die Gesamtstabilitätskonstante immer einen höheren Wert als jede schrittweise Stabilitätskonstante hat.
Was sind schrittweise Stabilitätskonstanten?
Schrittweise Stabilitätskonstanten sind Gleichgewichtskonstanten, die für jeden Schritt des Prozesses der Ligandensubstitution angegeben werden. Wenn ein Übergangsmetallionenkomplex Wasserliganden aufweist, die das Metallion umgeben, findet die Ligandensubstitution als schrittweiser Prozess statt. Dort wird nur ein Wassermolekül durch den an der Substitution beteiligten Liganden ersetzt. Betrachten wir ein Beispiel, um diesen Prozess zu verstehen.
Beispiel
Nehmen wir als Beispiel die Substitution von Ammoniak-Liganden.
Die chemische Formel des Hexaaquakupfer(II)-Ions lautet [Cu(H2O)6] 2+. Die sechs Wasserliganden können durch Ammoniakliganden ersetzt werden (NH3). Es wird jeweils ein Wasserligand durch einen Ammoniakliganden ersetzt.
[Cu(H2O)6]2++NH 3 ↔ [Cu(NH3)(H2O)5]2+ K1
[Cu(NH3)(H2O)5] 2++ NH3 ↔ [Cu(NH3)2 (H2O)4]2+ K2
[Cu(NH3)2(H2O) 4]2++ NH3 ↔ [Cu(NH3 )3(H2O)3]2+K3
[Cu(NH3)3(H2O) 3]2++ NH3 ↔ [Cu(NH3 )4(H2O)2]2+K4
[Cu(NH3)4(H2O) 2]2++ NH3 ↔ [Cu(NH3 )5(H2O)]2+ K5
[Cu(NH3)5(H2O)] 2++ NH3↔ [Cu(NH3)6 ]2+ K6
Abbildung 01: Ein 3D-Diagramm eines Hexaaquakupfer(II)-Ions.
Die Stabilitätskonstante für die erste Substitution wird als K1 angegeben. Bei der zweiten Substitution ist es k2 und umgekehrt. Für jedes obige Gleichgewicht können die folgenden Ausdrücke abgeleitet werden.
Für die erste Substitution ist K1={[Cu(NH3)(H2O)5]2+} / {[Cu(H2O)6] 2+} {NH3}
wobei {[Cu(NH3)(H2O)5]2+}, {[Cu(H2O)6] 2+} und {NH3} sind Konzentrationen jeder chemischen Spezies innerhalb der Klammern. Ausdrücke wie oben können auch für andere schrittweise Stabilitätskonstanten geschrieben werden (K2, K3, K4, K5 und K6).
Was sind allgemeine Stabilitätskonstanten?
Die Gesamtstabilitätskonstante ist die Gleichgewichtskonstante der Gesamtreaktion. Für die obige Reaktion kann die Gesamtstabilitätskonstante wie folgt angegeben werden.
[Cu(H2O)6]2+ + NH 3↔ [Cu(NH3)6]2+
Daher ist die Gesamtstabilitätskonstante die Gleichgewichtskonstante für das Gleichgewicht zwischen dem von Wasserliganden umgebenen Übergangsmetallion und dem von substituierten Liganden umgebenen Übergangsmetallion. Dann kann der Ausdruck für die Gesamtstabilitätskonstante wie folgt abgeleitet werden.
Gesamt Kstab={[Cu(NH3)6] 2+} / {[Cu(H2O)6]2+ }{NH3}
Wie ist die Beziehung zwischen schrittweisen und allgemeinen Stabilitätskonstanten?
Die Gesamtstabilitätskonstante erhält man, indem man alle schrittweisen Stabilitätskonstanten miteinander multipliziert. Beispiel oben:
Gesamt Kstich=K1K2K3K4K5K6
Was ist der Unterschied zwischen schrittweisen und allgemeinen Stabilitätskonstanten?
Schrittweise vs. allgemeine Stabilitätskonstanten |
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| Schrittweise Stabilitätskonstanten sind Gleichgewichtskonstanten, die für jeden Schritt des Prozesses der Ligandensubstitution angegeben werden. | Die Gesamtstabilitätskonstante ist die Gleichgewichtskonstante der Gesamtreaktion. |
| Natur | |
| Die stufenweisen Stabilitätskonstanten sind für Schritte einer Substitutionsreaktion angegeben, die in einem Übergangsmetallionenkomplex stattfindet. | Die Gesamtstabilitätskonstante ist für die gesamte Substitutionsreaktion angegeben, die in einem Übergangsmetallionenkomplex stattfindet. |
| Wert | |
| Die Werte der schrittweisen Stabilitätskonstanten sind niedriger als die Gesamtstabilitätskonstante derselben Reaktion. | Die Gesamtstabilitätskonstante hat immer einen höheren Wert als jede stufenweise Stabilitätskonstante. |
Zusammenfassung – Schrittweise vs. allgemeine Stabilitätskonstanten
Die stufenweise Stabilitätskonstante und die Gesamtstabilitätskonstante sind Gleichgewichtskonstanten, die für Übergangsmetallkomplexe in Lösungen angegeben werden. Der Unterschied zwischen schrittweisen und Gesamtstabilitätskonstanten besteht darin, dass die Werte der schrittweisen Stabilitätskonstanten niedriger sind als die Gesamtstabilitätskonstante derselben Reaktion, während die Gesamtstabilitätskonstante immer einen höheren Wert als jede schrittweise Stabilitätskonstante hat.
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