配合物稳定常数

科技工作者之家 2020-11-17

配合物稳定常数(也称形成常数,结合常数) 是在溶液中形成配合物的平衡常数。它是反应物之间形成配合物的相互作用的强度的量度。配合物主要有两种:金属离子和配体相互作用形成的配合物和超分子配合物, 例如主客体配合物和阴离子配合物。这个稳定常数能提供计算配合物在溶液中的浓度时所需的信息。它在化学,生物学和药学等领域应用广泛。

简介配合物稳定常数(也称形成常数,结合常数) 是在溶液中形成配合物的平衡常数。它是反应物之间形成配合物的相互作用的强度的量度。配合物主要有两种:金属离子和配体相互作用形成的配合物和超分子配合物, 例如主客体配合物和阴离子配合物。这个稳定常数能提供计算配合物在溶液中的浓度时所需的信息。它在化学,生物学和药学等领域应用广泛。1

历史Jannik Bjerrum在1941年开发出第一个测定金属氨配合物稳定常数的方法。这发生在阿尔弗雷德·维尔纳提出配合物的正确结构的近50年后,这件事发生得这么晚的原因已经被Beck和Nagypál总结。Bjerrum方法的关键是使用当时最新研制的玻璃电极和PH计来确定溶液中的氢离子浓度。Bjerrum意识到携带配体的金属配合物的形成是一种酸碱平衡:在金属离子M和氢离子H之间存在对配体的争夺。这意味着必须考虑两个同时存在的平衡。在下文中为了通用性省略了电荷。这两个平衡是

H + L ⇌ HL

M + L ⇌ ML

因此,通过以下对金属离子(M)、酸(HL)和碱的混合物滴定过程中的氢离子浓度,和已知酸(HL)的酸度系数,金属配合物(ML)的稳定常数就能确定。Bjerrum继续去确定更多配合物形成的体系中的稳定常数。

M + qL ⇌ MLq

接下来的20年看到了被确定的稳定常数数目的真正的爆炸性增长。一些关系,例如欧文-威廉姆斯化学序列的发现。计算是用所谓的图形分析技巧完成的。这个时期Rossotti和Rossotti总结了以数学为基础的方法。下一个关键的发展是计算机程序的使用, 用LETAGROP进行计算。这使无法通过人工计算检验的复杂系统的检验成为可能。 随后的计算机程序能够处理复杂的一般平衡,例如SCOGS和MINIQUAD还开发出了今天几乎已成为“常规”操作的稳定常数的测定。数以千计的稳定常数的值可以在两个商业数据库中找到。1

理论一种金属离子(M)和一种配体(L)间形成的配合物实际上通常是一个取代反应。例如在水溶液中,金属离子将会呈现为水合金属离子的形式,所以形成第一个配合物的反应可以写成

此反应的平衡常数在下式给出

[L]应读作“L的浓度”,其他在方括号里的词也一样。这个表达式通过消除那些常数可以被极大地简化。连接到每个金属离子的水分子的数量是恒定的。在稀溶液中水的浓度十分恒定。表达式变成

下面给出这种简化的一般定义,对于一般的平衡来说

这个定义能被扩展到能包括任意数量的试剂。1

本词条内容贡献者为:

胡建平 - 副教授 - 西北工业大学

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