Esaacquoioni: reazioni con il carbonato, formazione di complessi

Gli esaacquoioni sono composti di coordinazione in cui lo ione di un metallo di transizione presente in soluzione coordina intorno a sé sei molecole di acqua

Quando un sale contenente un metallo di transizione è disciolto in acqua forma complessi  spesso colorati in cui l’acqua agisce da legante.

Formazione di complessi

Gli ioni dei metalli di transizione, che possono presentarsi come M2+ (Fe2+, Co2+ e Cu2+) o come M3+ (Al3+, V3+, Cr3+ e Fe3+) formano complessi del tipo [M(H2O)6]2+ e [M(H2O)6]3+ rispettivamente.

A seconda che il metallo presenti numero di ossidazione + 2 o +3 si verifica un diverso comportamento dei complessi.

I  complessi in cui il metallo ha numero di ossidazione + 3 si comportano da acidi secondo Brønsted-Lowry e donano un protone all’acqua secondo l’equilibrio:
[M(H2O)6]3+ + H2O ⇌ [M(H2O)OH]2+ + H3O+  (1)

Tali complessi sono pertanto sufficientemente acidi da reagire con lo ione carbonato che agisce da base

Reazioni

Il carbonato assume dapprima uno ione H3O+ e si trasforma in idrogenocarbonato secondo l’equilibrio:
CO32-(aq) + H3O+(aq) ⇌HCO3(aq) + H2O(l) (2)

Lo ione idrogenocarbonato assume, a sua volta uno ione H3O+ per dare biossido di carbonio e acqua secondo l’equilibrio:
HCO3(aq) + H3O+(aq) ⇌ CO2 (g) + H2O(l)

L’equilibrio di dissociazione (1) si sposta a sinistra per il Principio di Le Chatelier quando il carbonato assume uno ione H3O+ secondo l’equilibrio (2) e lo ione complesso si trasforma in [M(H2O)5OH)]2+ .

Quest’ultimo complesso perde un altro idrogeno ad opera dello ione carbonato e si trasforma in [M(H2O)4 (OH)2]+ ed infine dà un complesso neutro insolubile che precipita [M(H2O)3 (OH)3]

La reazione completa può quindi essere scritta come:
2 [M(H2O)6]3+ (aq)+ 3 CO32-(aq) ⇌  2 [M(H2O)3 (OH)3] +3 CO2 (g) + 3 H2O(l)

I complessi in cui il metallo ha numero di ossidazione +2 non sono sufficientemente acidi per reagire con lo ione carbonato liberando ioni H+ dalla molecola di acqua che agisce da legante e danno luogo a un precipitato costituito dal carbonato metallico secondo la reazione:
M2+(aq) + CO32-(aq) → MCO3(s)

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