Избранные главы курса Радиохимия - страница 8
Если ион металла образует комплексы с несколькими видами лигандов, то распределение по формам можно рассчитать аналогично:
где К – число различных видов лигандов, участвующих в комплексообразовании (рис. 1.5).
Равновесия образования полиядерных комплексов рассмотрим в части, посвященной процессам гидролиза.
Внешнесферные и внутрисферные комплексы
Приведенные уравнения и константы характеризуют процесс образования внутрисферного комплекса в результате проявления сил близкодействия, что приводит к молекулярному контакту между ионом-комплексообразователем и лигандами. Если лиганды способны образовывать вторую и более удаленные сферы, то говорят об образовании внешнесферных комплексов. Возможность образования внутрисферного комплекса определяется напряженностью поля и способностью к поляризации, следовательно, зарядом и радиусом иона, т. е. ионным потенциалом
Рис. 1.5. Состояние урана (VI) в морской воде в зависимости от рН: 1 – UO>2F>+; 2 – UO>2SO>4; 3 – UO>2>2+; 4 – UO>2Cl>+; 5 – UO>2(SO>4)>2>2-; 6 – UO>2F>3>-; 7 – UO>2OH>+; 8 – UO>2(OH)>2; 9 – UO>2(CO>3)>2>2-; 10 – UO>2(CO)>3>4- [13].
Координирующая способность растет с увеличением ионного потенциала центрального иона. Образование внешнесферного комплекса происходит по типу образования ионных пар. Например, аномальная величина ионного потенциала Li обуславливает его наибольшую поляризующую способность и наименьшую поляризуемость среди всех щелочных металлов. В поле, которое создает Li>+ происходит процесс структурирования воды: молекулы воды, которые представляют собой диполи, ориентируются в поле Li>+, образуя внутреннюю и внешние сферы (рис. 1.6).
Рис. 1.6. Процесс структурирования воды в поле Li>+.
В водном растворе в результате этого литий имеет наибольший радиус, что объясняет его меньшую подвижностьпо сравнению с подвижностью ионов калия и натрия. По величине гидратированного иона лития (10 Å) можно вычислить, что в первой сфере он имеет – 6, во второй – 30, а в третьей – 76 молекул воды, что естественно, оказывает определяющее влияние на его химические свойства и физико-химическое поведение в водных растворах.
Внешнесферные комплексы могут быть идентифицированы по изменению некоторых характеристик, в частности, спектральных. Для лабильных систем (когда лиганды, входящие в состав внутренней и внешней сфер, могут легко меняться местами) трудно провести различие между внешнесферными и внутрисферными комплексами. Возможно, превращение внешнесферного комплекса во внутрисферный происходит в результате химической реакции