הבדל מפתח - צעדים לעומת קבועי יציבות כלליים
המונח קבוע יציבות מתייחס לקבוע שיווי משקל ליצירת תרכובת מורכבת בתמיסה. זוהי דרך למדוד את היציבות של קומפלקסים אלה של יוני מתכת מעבר. כמו כל קבועי שיווי משקל אחרים, גם קבועי יציבות תלויים בטמפרטורה. ההגדרה של קבוע יציבות יכולה להינתן כ"קבוע לשיווי משקל הקיים בין יון מתכת מעבר מוקף בליגני מים לבין הקומפלקס הנוצר כאשר כמה יוני מתכת מעבר עוברים תגובות החלפת ליגנד". הסמל עבור קבוע יציבות הוא Kstabבדרך כלל, הליגנדים מוחלפים בזה אחר זה כתהליך שלבים. שלבים אלה מקבלים קבועי יציבות בדרגה. עם זאת, ניתן לתת גם את קבוע היציבות עבור התהליך הכולל. זה קבוע היציבות הכללי. ההבדל העיקרי בין קבועי היציבות המדרגתיים והכלליים הוא שהערכים של קבועי היציבות המדרגים נמוכים מקובוע היציבות הכללי של אותה תגובה, בעוד שלקבוע היציבות הכולל תמיד יש ערך גבוה יותר מכל קבוע יציבות צעד.
מהם קבועי יציבות צעדים?
קבועי יציבות צעדים הם קבועי שיווי משקל שניתנו עבור כל שלב בתהליך החלפת הליגנד. כאשר במתחם יוני מתכת מעבר יש ליגני מים המקיפים את יון המתכת, החלפת הליגנד מתרחשת כתהליך שלבים. שם רק מולקולת מים אחת מוחלפת בליגנד שמעורב בהחלפה. הבה נבחן דוגמה להבנת תהליך זה.
דוגמה
קח החלפה של ליגני אמוניה כדוגמה.
הנוסחה הכימית של יון hexaaquacopper(II) ניתנת כ-[Cu(H2O)6] 2+. ניתן להחליף את ששת ליגנד המים בליגניה אמוניה (NH3). ליגנד מים אחד מוחלף בליגנד אמוניה אחד בכל פעם.
[Cu(H2O)6]2++NH 3 ↔ [Cu(NH3)(H2O)5]2+ K1
[Cu(NH3)(H2O)5] 2++ NH3 ↔ [Cu(NH3)2 (H2O)4]2+ K2
[Cu(NH3)2(H2O) 4]2++ NH3 ↔ [Cu(NH3 )3(H2O)3]2+K3
[Cu(NH3)3(H2O) 3]2++ NH3 ↔ [Cu(NH3 )4(H2O)2]2+K4
[Cu(NH3)4(H2O) 2]2++ NH3 ↔ [Cu(NH3 )5(H2O)]2+ K5
[Cu(NH3)5(H2O)] 2++ NH3↔ [Cu(NH3)6 ]2+ K6
איור 01: דיאגרמת תלת-ממד של יון hexaaquacopper(II).
קבוע היציבות עבור ההחלפה הראשונה ניתן כ-K1. עבור ההחלפה השנייה, זה k2 ולהיפך. עבור כל שיווי משקל למעלה, ניתן לגזור ביטויים כמו להלן.
עבור ההחלפה הראשונה, K1={[Cu(NH3)(H2O)5]2+} / {[Cu(H2O)6] 2+} {NH3}
בהם, {[Cu(NH3)(H2O)5]2+}, {[Cu(H2O)6] 2+} ו-{NH3} הם ריכוזים של כל מין כימי בתוך הסוגריים.ניתן לכתוב ביטויים כמו לעיל גם עבור קבועי יציבות שלביים אחרים (K2, K3, K4, K5 ו-K6).
מהם קבועי היציבות הכלליים?
קבוע היציבות הכולל הוא קבוע שיווי המשקל של התגובה הכוללת. עבור התגובה שלעיל, ניתן לתת את קבוע היציבות הכולל להלן.
[Cu(H2O)6]2+ + NH 3↔ [Cu(NH3)6]2+
מכאן, קבוע היציבות הכולל הוא קבוע שיווי המשקל עבור שיווי המשקל בין יון מתכת מעבר מוקף בליגני מים לבין יון מתכת מעבר המוקף בליגנים מוחלפים. לאחר מכן ניתן לגזור את הביטוי עבור קבוע היציבות הכללי כמפורט להלן.
Overall Kstab={[Cu(NH3)6] 2+} / {[Cu(H2O)6]2+ }{NH3}
מהו הקשר בין קבועי יציבות צעדים וקבועים כלליים?
ניתן לקבל את קבוע היציבות הכולל על ידי הכפלת כל קבועי היציבות המדרגתיים יחד. לדוגמה שלמעלה, Overall Kstab=K1K2K3K4K5K6
מה ההבדל בין קבועי יציבות צעדים וקבועים כלליים?
צעדים לעומת קבועי יציבות כלליים |
|
| קבועי יציבות צעדים הם קבועי שיווי משקל שניתנו עבור כל שלב בתהליך החלפת הליגנד. | קבוע היציבות הכולל הוא קבוע שיווי המשקל של התגובה הכוללת. |
| טבע | |
| קבועי היציבות המדרגים ניתנים עבור שלבים של תגובת החלפה המתרחשת בקומפלקס יוני מתכת מעבר. | קבוע היציבות הכולל ניתן לכל תגובת ההחלפה המתרחשת בקומפלקס יוני מתכת מעבר. |
| Value | |
| הערכים של קבועי יציבות בדרגה נמוכים מקובוע היציבות הכולל של אותה תגובה. | לקבוע היציבות הכולל תמיד יש ערך גבוה יותר מכל קבוע יציבות שלב. |
סיכום - צעדים לעומת קבועי יציבות כלליים
קבוע היציבות המדרגתי וקבוע היציבות הכולל הם קבועי שיווי משקל הניתנים עבור מתחמי מתכת מעבר בתמיסות. ההבדל בין קבועי היציבות המדרגתיים והכלליים הוא שהערכים של קבועי היציבות המדרגים נמוכים מקובוע היציבות הכללי של אותה תגובה, בעוד שלקבוע היציבות הכללי יש תמיד ערך גבוה יותר מכל קבוע יציבות מדרגתי.
הורד את גרסת ה-PDF של סטפווייז לעומת קבועי יציבות כלליים
ניתן להוריד את גרסת ה-PDF של מאמר זה ולהשתמש בה למטרות לא מקוונות לפי הערת ציטוט. אנא הורד את גרסת ה-PDF כאן: ההבדל בין קבועי יציבות שלביים וקבועים כלליים
