כנראה כל מי שמכיר את הכימיה בבית הספר ואפילו קצת התעניין בה יודע על קיומן של תרכובות מורכבות. אלו הן תרכובות מעניינות מאוד עם יישומים רחבים. אם לא שמעתם על מושג כזה, אז להלן נסביר לכם הכל. אבל בואו נתחיל עם ההיסטוריה של הגילוי של סוג די יוצא דופן ומעניין זה של תרכובות כימיות.
היסטוריה
מלחים מורכבים היו ידועים עוד לפני גילוי התיאוריה והמנגנונים המאפשרים את קיומם. הם נקראו על שם הכימאי שגילה תרכובת זו או אחרת, ולא היו להם שמות שיטתיים. ולפיכך, אי אפשר היה להבין לפי הנוסחה של חומר אילו תכונות יש לו.
זה נמשך עד 1893, עד שהכימאי השוויצרי אלפרד ורנר הציע את התיאוריה שלו, שעליה קיבל 20 שנה לאחר מכן את פרס נובל לכימיה. מעניין שהוא ערך את מחקריו רק על ידי פרשנות של תגובות כימיות שונות שבהן נכנסו תרכובות מורכבות מסוימות. מחקר כבר נעשה בעברגילוי האלקטרון על ידי תומפסון בשנת 1896, ולאחר אירוע זה, עשרות שנים מאוחר יותר, התיאוריה נוספה, בצורה הרבה יותר מודרנית ומסובכת הגיעה לימינו ומשמשת באופן פעיל במדע כדי לתאר את התופעות המתרחשות במהלך טרנספורמציות כימיות המערבות קומפלקסים.
אז, לפני שנמשיך לתיאור של מהו קבוע חוסר היציבות, בואו נבין את התיאוריה שדיברנו עליה למעלה.
תורת התרכובות המורכבות
וורנר בגרסה המקורית שלו לתיאוריית הקואורדינציה ניסח מספר הנחות שהיוו את הבסיס שלה:
- יון מרכזי חייב להיות נוכח בכל תרכובת קואורדינציה (מורכבת). זהו, ככלל, אטום של יסוד d, לעתים רחוקות יותר - חלק מהאטומים של יסודות p, ושל יסודות ה-s, רק לי יכול לפעול בתפקיד זה.
- היון המרכזי, יחד עם הליגנדים הקשורים אליו (חלקיקים טעונים או ניטרליים, כמו מים או אניון כלור) יוצר את הכדור הפנימי של התרכובת המורכבת. הוא מתנהג בתמיסה כמו יון אחד גדול.
- הכדור החיצוני מורכב מיונים המנוגדים בסימן למטען של הכדור הפנימי. כלומר, למשל, עבור כדור בעל מטען שלילי [CrCl6]3- יון הכדור החיצוני יכול להיות יוני מתכת: Fe 3 +, Ni3+ וכו'.
עכשיו, אם הכל ברור עם התיאוריה, נוכל לעבור לתכונות הכימיות של תרכובות מורכבות ולהבדלים ביניהן ממלחים רגילים.
מאפיינים כימיים
בתמיסה, תרכובות מורכבות מתפרקות ליונים, או ליתר דיוק לספירות פנימיות וחיצוניות. אנו יכולים לומר שהם מתנהגים כמו אלקטרוליטים חזקים.
בנוסף, גם הכדור הפנימי יכול להתפרק ליונים, אבל כדי שזה יקרה, נדרשת די הרבה אנרגיה.
ניתן להחליף את הכדור החיצוני בתרכובות מורכבות ביונים אחרים. למשל, אם היה יון כלור בכדור החיצוני, ובתמיסה נמצא גם יון, שיחד עם הכדור הפנימי יווצר תרכובת בלתי מסיסה, או אם יש בתמיסה קטיון, שייתן תרכובת בלתי מסיסה עם כלור, תתרחש תגובת החלפת כדור חיצוני.
ועכשיו, לפני שנמשיך להגדרה של מהו קבוע חוסר יציבות, בואו נדבר על תופעה שקשורה ישירות למושג הזה.
דיסוציאציה אלקטרוליטית
אתה בוודאי מכיר את המילה הזו מבית הספר. עם זאת, בואו נגדיר את המושג הזה. דיסוציאציה היא התפוררות של מולקולות מומסות ליונים בתווך ממס. זה נובע מהיווצרות של קשרים חזקים מספיק של מולקולות ממס עם יונים של החומר המומס. לדוגמה, למים שני קצוות טעונים הפוכים, וחלק מהמולקולות נמשכות מהקצה השלילי לקטיונים, ואחרות מהקצה החיובי לאניונים. כך נוצרים הידרטים - יונים המוקפים במולקולות מים. למעשה, זו המהות של האלקטרוליטיקהדיסוציאציה.
עכשיו, למעשה, חזרה לנושא הראשי של המאמר שלנו. מהו קבוע חוסר היציבות של תרכובות מורכבות? הכל די פשוט, ובחלק הבא ננתח את המושג הזה בפירוט ובפירוט.
קבוע חוסר יציבות של תרכובות מורכבות
אינדיקטור זה הוא למעשה ההפך הישיר מקובוע היציבות של קומפלקסים. לכן, בואו נתחיל עם זה.
אם שמעתם על קבוע שיווי המשקל של תגובה, תבינו בקלות את החומר למטה. אבל אם לא, עכשיו נדבר בקצרה על אינדיקטור זה. קבוע שיווי המשקל מוגדר כיחס בין ריכוז תוצרי התגובה, המועלה בחזקת המקדמים הסטוכיומטריים שלהם, לבין החומרים ההתחלתיים, שבהם נלקחים בחשבון המקדמים במשוואת התגובה באותו אופן. זה מראה לאיזה כיוון התגובה תעבור בעיקר בריכוז כזה או אחר של חומרים ומוצרים התחלתיים.
אבל למה פתאום התחלנו לדבר על קבוע שיווי המשקל? למעשה, קבוע חוסר היציבות וקבוע היציבות הם, למעשה, קבועי שיווי המשקל, בהתאמה, של תגובות ההרס והיווצרות הספירה הפנימית של המכלול. הקשר ביניהם נקבע בפשטות רבה: Kn=1/Kst.
כדי להבין טוב יותר את החומר, ניקח דוגמה. הבה ניקח את האניון המורכב [Ag(NO2)2]- ונכתוב את המשוואה עבור תגובת הדעיכה שלו:
[Ag(NO2)2]-=> Ag + + 2NO2-.
קבוע חוסר היציבות של היון המורכב של תרכובת זו הוא 1.310-3. זה אומר שהוא יציב מספיק, אבל עדיין לא במידה כזו שייחשב ליציב מאוד. ככל שהיציבות של היון המורכב בתווך הממס גדולה יותר, כך קבוע אי היציבות נמוך יותר. ניתן לבטא את הנוסחה שלו במונחים של ריכוזי החומרים ההתחלתיים והמגיבים:]2/[Ag(NO2) 2] -].
עכשיו, כשעסקנו במושג הבסיסי, כדאי לתת קצת נתונים על תרכובות שונות. שמות הכימיקלים כתובים בעמודה השמאלית, וקבוע חוסר היציבות של תרכובות מורכבות כתוב בעמודה הימנית.
טבלה
| חומר | קבוע חוסר יציבות |
| [Ag(NO2)2]- | 1.310-3 |
| [Ag(NH3)2]+ | 6.8×10-8 |
| [Ag(CN)2]- | 1×10-21 |
| [CuCl4]2- | 210-4 |
נתונים מפורטים יותר על כל התרכובות המוכרות ניתנים בטבלאות מיוחדות בספרי עיון. בכל מקרה, קבוע חוסר היציבות של תרכובות מורכבות, שהטבלה שלה עבור מספר תרכובות מובאת לעיל, לא סביר שיעזור לך במיוחד מבלי להשתמש בספר העיון.
מסקנה
אחרי שהבנו איך לחשב את קבוע אי היציבות,נותרה רק שאלה אחת - מדוע כל זה נחוץ.
המטרה העיקרית של כמות זו היא לקבוע את היציבות של יון מורכב. זה אומר שאנחנו יכולים לחזות את היציבות בתמיסה של תרכובת מסוימת. זה עוזר מאוד בכל התחומים, בדרך זו או אחרת הקשורים לשימוש בחומרים מורכבים. שמח ללמוד כימיה!
