Keláthatás

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
A kelátképződés

A komplexképződés fogalma Alfred Werner svájci kémikus munkája révén jött létre, aki 1893-ban felismerte a [Co(NH3)4Cl2]Cl molekula helyes, oktahedrális szerkezetét, amely a kémiai kötés akkori fogalmával nem volt magyarázható. Felismerését 1913-ban kémiai Nobel-díj jal jutalmazták. A továbbiakban tárgyalandó kelátképződés a komplexképződés speciális esete.

Keláthatás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Fém-EDTA kelátkomplex

A kelátok fogalmát mintegy húsz évvel a komplexvegyületek felfedezése után határozták meg. A kelátligandumok olyan több donoratommal rendelkező több fogú ligandumok, melyek ugyanazon központi atomhoz két vagy több kötést alakítanak ki heterociklust alkotva. Az ilyen heterociklust kelátgyűrűnek nevezik, míg a heterociklust generáló iont pedig a kelátképző reagensnek. A kelátkomplexek lehetnek anionos, kationos vagy semleges molekulák. Kvalitatív szempontból figyelve a kelátkomplexek létrejöttét és a kelátkomplexek stabilitását arra a következtetésre jutottak, hogy a kelátligandumok stabilabb komplexeket hoznak létre, mint a monodentát ligandumok. A kelátkomplex stabilitásának növekedése a központi atomot is tartalmazó heterociklus kialakulásának köszönhető. A fellépő stabilitásnövekedést Schwarzenbach javaslatára keláthatásnak nevezik. Orge1 a fémes kelátok extra-stabilitását az entrópiahatásnak tulajdonítja:

Arra a következtetésre jutott, hogy még mielőtt az első reakció végbemenne a három molekula önállóan mozog, de a reakció végbemenetele után, arra vannak kényszerítve hogy együtt mozogjanak. A három molekula transzlációs mozgása helyettesítődik egyetlenegy molekula transzlációs mozgásával, ami azt jelenti, hogy két ligandum transzlációs entalpiája elveszett. A kelátot létrehozó reakció előtt csak két független transzlációs mozgás van, így a reakció során csak egyetlenegy molekula veszíti el a transzlációs szabadságnak megfelelő entrópiáját (ez a magyarázat nagyon egyszerű, mert csak a transzlációs szabadságra utal).

Különböző termodinamikai adatok arra utalnak, hogy különböző fémionok kelátkomplexeinek kialakulása során a keláteffektus nagysága függ a fémionok természetétől. Bjerrum és Nielsen adatai arra utalnak, hogy a keláthatás nagyobb az átmenetifém-ionok estében, mint a főcsoportok fémionjai esetén. Spike és Parry adatai arra utalnak, hogy a nem átmeneti fémek mint például a cink és kadmium komplexei esetén a keletkezési entalpia variációja elhanyagolható, ami azt jelenti, hogy a keláteffektus valójában az entrópiahatás. Átmenetifém-komplexek esetén, mint például a réz(II) a keláthatás részben az entalpia hatásnak is tulajdonítható [1,2]. A keláthatás annál nagyobb minél több, megfelelő méretű gyűrű képződik, legkedvezőbb az öt atomból álló gyűrű, ennél nagyobb gyűrűk esetében a stabilitás csökken. A semleges kelátkomplexek vízben való gyakran csekély oldhatósága miatt a komplex egyensúlyok vizsgálata nehezebb. A kelátképzés jó lehetőség fémionok megkötésére, így gyakorlati szempontból ezek a reakciók nagyon fontosak.

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]