Costante di formazione e di instabilità: equilibri
La costante di formazione detta anche di stabilità e quella di instabilità sono due tipi di costante relative a equilibri reversibili di ioni complessi
L’ equilibrio di una reazione chimica è raggiunto quando la velocità della reazione diretta è uguale alla velocità della reazione inversa e, in tali condizioni, esso è regolato da una costante di equilibrio K che dipende solo dalla temperatura.
Equilibrio
In una soluzione acquosa uno ione complesso si trova in equilibrio con lo ione metallico che agisce da acido di Lewis e con il legante che agisce da base di Lewis.
Si consideri l’equilibrio:
Cu2+(aq) + 4 NH3(aq) ⇌ Cu(NH3)42+(aq)
La costante relativa a questo equilibrio è detta costante di formazione o costante di stabilità ed è espressa come:
Kf = [Cu(NH3)42+]/[Cu2+][NH3]4
Il valore della costante di formazione è piuttosto elevato e, quanto maggiore è il suo valore, tanto più l’equilibrio è spostato verso destra e quindi tanto più è stabile lo ione complesso.
Spesso, a causa dell’alto valore della costante di formazione, si preferisce utilizzarne il suo logaritmo.
Costante di instabilità
Invece che della costante di formazione vengono riportati i valori della costante di instabilità ovvero della costante relativa all’equilibrio:
Cu(NH3)42+(aq) ⇌ Cu2+(aq) + 4 NH3(aq)
L’espressione della costante di instabilità è:
Kinst = [Cu2+][NH3]4/[Cu(NH3)42+]
Il valore della costante di instabilità è dato dall’inverso del valore della costante di formazione:
Kinst = 1/Kf
La solubilità di un elettrolita poco solubile può venire influenzata da un equilibrio di complessazione.
Si consideri, ad esempio, il bromuro di argento che è un sale poco solubile la cui dissociazione è correlata al valore del prodotto di solubilità:
AgBr(s) ⇌ Ag+(aq) + Br–(aq) (1)
L’espressione del prodotto di solubilità è:
Kps= [Ag+][Br–]
Equilibrio di complessazione
Se a una soluzione di bromuro di argento viene aggiunta ammoniaca allora interviene un secondo equilibrio relativo alla complessazione dello ione argento:
Ag+(aq) + 2 NH3(aq) ⇌ Ag(NH3)2+(aq) (2)
Per il quale la costante di formazione Kf vale:
Kf = [Ag(NH3)2+]/[Ag+][NH3]2
Sommando l’equilibrio (1) all’equilibrio (2) si ha:
AgBr(s) + 2 NH3(aq) ⇌ Br–(aq) + Ag(NH3)2+(aq)
Il valore della costante relativa a questo equilibrio Kc è dato dal prodotto tra la costante di formazione e il prodotto di solubilità:
Kc = Kf ∙ Kps
