在溶液中形成配合物时,常常出现颜色的改变,溶解度的改变、电极电势的改变、pH值的改变等现象。根据这些性质的改变,除可以帮助确定是否有配合物生成外,并为从事科研和生产的人们广泛地用在物质的分析和分离上。
关于配合物形成时的性质改变,一般来说主要有下列几点:
一、颜色的改变
当简单离子形成配离子其性质往往有很大差异。颜色发生变化就是一种常见现象,我们根据颜色的变化就可以判断配离子是否生成。如Fe3+离子与NCS-离子会在溶液中生成配位数为由1~6的铁的异硫氰酸根配离子。形成的血红色配离子反应式如下:
Fe3++nNCS-=[Fe(NCS)n](n-3)-
二、溶解度的改变
一些难溶于水的金属氯化物,溴化物,碘化物,氰化物可以依次溶解于过量的Cl-、Br-、I-、CN-和氨中,形成可溶性的配合物。如难溶的AgCl可溶于过量的浓盐酸和氨水中,形成配合物。反应分别为:
AgCl+HCl=[AgCl2]-+H+
AgCl+2NH3=[Ag(NH3)2]++Cl-
金和铂之所以能溶于王水中,也是与生成配离子的反应有关。
Au+HNO3+4HCl=H[AuCl4]+NO+2H2O
3Pt+4HNO3+18HCl=3H2[PtCl6]+4NO+8H2O
三、电极电势的改变
通过实验的测定或査表,我们知道Hg2+和Hg之间的标准电极电势E°Hg2+/Hg=+0.85V。如入CN-离子使Hg2+形成了Hg(CN)42-,Hg2+的浓度不断减小,直到Hg2+全部形成配离子。从Hg2+和Hg之间的电极反应转变为Hg(CN)42-和Hg之间的电极反应,它们之间的标准电极电势为-0.37V。电势共下降了1.22V。
Hg2++2e-=Hg E°=+0.85
Hg(CN)42-+2e-=Hg+4CN- E°=-0.37
通过实验事实可以充分说明当金属离子形成配离子后,它的标准电极电势值一般是要降低的。同时稳定性不同的配离子,它们的标准电极电势数值降低的大小也不同,它们之间又有什么关系呢?我们分析一下下面的几组数据:
表19-6 HgX42-的标准电极电势和稳定常数
电极反应 | E° | lgK(HgX42-) |
Hg(CN)42-+2e-=Hg+4CN- | -0.37 | 41.5 |
HgI42-+2e-=Hg+4I- | -0.04 | 29.6 |
HgBr42-+2e-=Hg+4Br- | +0.21 | 21.6 |
HgCl42-+2e-=Hg+4Cl- | +0.38 | 15.2 |
Hg2++2e-=Hg | +0.85 |
从表19-6中很明显地看出配离子越稳定(稳定常数越大)它的标准电极电势越负(越小),从而金属离子越难得到电子,越难被还原。事实上在HgCl42-溶液中投入铜片,即镀上一层汞,而在Hg(CN)42-溶液中就不会发生这种现象。
四、酸碱的改变
一些较弱的酸如HF(K=3.53×10(-4次方))、HCN(K=4.93×10(-10次方))等在它们形成配位酸后,酸性往往变强。例如HF与BF3作用而生成配合酸H[BF4],而四氟合硼酸的碱金属盐溶在水中呈中性,这就说明H[BF4]应为强酸。又如弱酸HCN与AgCN形成的配位酸H[Ag(CN)2]也是强酸。这种现象是由于中心离子与弱酸的酸根离子形成较强的配键,从而道使移到配合物的外界,因而变得容易电离,所以酸性增强。
同一金属离子氢氧化物的碱性也因形成配离子而有变化,如[Cu(NH3)4](OH)2的碱性就大于Cu(OH)2。原因是[Cu(NH3)4]2+的半径大于Cu2+离子的半径,和OH-离子的结合能力较弱,OH-离子易于解离。