Language
Country/Area
No result found
Please try again with a different
query
"Never
Stop
Questioning"
Революционное открытие Билрума: как он определил константу устойчивости?
<р>
В координационной химии константа устойчивости (также называемая константой образования или константой связывания) представляет собой константу равновесия для образования комплекса в растворе. Он измеряет силу взаимодействия между реагентами, приводящую к образованию комплекса. К таким комплексам в основном относятся соединения, образованные ионами металлов и лигандами, а также супрамолекулярные комплексы, такие как комплексы типа «хозяин-гость» и анионные комплексы. Константы устойчивости предоставляют информацию, необходимую для расчета концентрации комплекса в растворе, и имеют широкий спектр применения в различных областях, включая химию, биологию и медицину.
Историческая справка
<р>
В 1941 году Янник Бьеррум разработал первый общий метод определения констант устойчивости металл-амидных комплексов. Этот прогресс произошел сравнительно поздно, поскольку правильная структура координационного соединения была предложена Альфредом Вернером почти пятьдесят лет назад. Ключевым моментом метода Билрума было использование недавно разработанного стеклянного электрода и pH-метра, которые можно было применять для определения концентрации ионов водорода в растворе. Он понял, что процесс образования металлических комплексов ионами металлов и лигандами на самом деле представляет собой кислотно-щелочное равновесие: между ионами металлов (Mn+) и ионами водорода (H+) происходит конкуренция, в результате чего одновременно существуют два равновесия.
<р> Затем Билрум приступил к определению констант устойчивости для множества возможных комплексов, которые могли бы образоваться. В течение следующих двух десятилетий число констант устойчивости росло почти экспоненциально, и были открыты такие соотношения, как ряд Ирвинга-Уильямса. Вычисления в то время в основном выполнялись вручную, с использованием так называемых графических методов. Математические методы, применявшиеся в этот период, кратко и подробно описаны в работах Россотти и Россотти. Следующим важным достижением стало использование для расчетов компьютерной программы LETAGROP, что позволило исследовать слишком сложные системы.«Билл Раммел определил константу устойчивости ML, отслеживая концентрацию ионов водорода путем добавления щелочной кислоты к смеси и используя константу диссоциации кислоты HL».
Теория
<р> Реакция между ионом металла М и лигандом L с образованием комплекса обычно представляет собой реакцию замещения. Например, в водных растворах ионы металлов обычно существуют в форме гидратированных ионов. Следовательно, реакцию образования первого комплекса можно выразить следующим образом:[M(H2O)n] + L ⇋ [M(H2O)n-1L] + H2O. Константу равновесия этой реакции можно выразить как: β' = [M(H2O)n-1L][H2O] / [M(H2O)n][L]. В разбавленных растворах концентрацию воды можно считать постоянной, что приводит к более упрощенной форме:
<код>β = [ML] / [M][L].
«С углублением исследований определение констант устойчивости стало сегодня почти «рутинной» операцией, а данные по различным комплексам накопились до тысяч».
Константы шага и кумулятивные константы
<р> Константа накопления (β) – константа процесса образования комплекса из сырья. Например, для константы накопления, образующейML2, ее можно выразить как β1,2 = [ML2] / [M][L]2. Константы шага K1 и K2 относятся к пошаговому образованию комплекса. Такое представление занятости облегчает понимание динамического процесса образования комплексов металл-лиганд.
Продукты гидролиза
<р> Реакции гидролиза обычно включают химическую реакцию с водой в качестве субстрата и приводят к образованию гидроксид-ионов и ионов водорода. Типичное образование комплекса гидролиза можно представить какM + OH ⇋ M(OH). Константу реакции можно выразить как K = [M(OH)] / [M][OH]. Изучение этих констант реакции гидролиза может обеспечить более глубокое понимание химических свойств металлов.
Термодинамика и константы устойчивости
<р> Изучение термодинамики комплексообразования между ионами металлов и лигандами дает важную информацию, особенно для различения энтальпийных и энтропийных эффектов. Эти термодинамические концепции особенно полезны для объяснения таких явлений, как эффект хелатирования. Существует тесная связь между стандартным изменением свободной энергии Гиббса (ΔGθ) и константой равновесия реакции:ΔGθ = -2,303RT log β. Эти взаимосвязи не только дают представление о реакциях, но и помогают прогнозировать последствия от микро- до макромасштаба.
<р>
С развитием исследований определение и анализ констант устойчивости стало одним из важных направлений современной химии. Можем ли мы ожидать еще больше подобных новаторских открытий в будущем?
Trending Knowledge
Секрет константы устойчивости: почему она лежит в основе координационной химии?
В мире координационной химии константы устойчивости (также называемые константами образования или константами связывания) играют решающую роль. Эта константа является константой равновесия, которая оп
Удивительная связь между ионами металлов и лигандами: как образовать стабильный комплекс?
В мире химии комплексы, образующиеся при взаимодействии ионов металлов и лигандов, обладают удивительной стабильностью. Стабильность комплекса часто выражают константой устойчивости, которая отражает