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Chapitre III : Chimie des solutions, applications aux réactions de complexation I. La nature dun complexe Cest un édifice polyatomique constitué dun atome.

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1 Chapitre III : Chimie des solutions, applications aux réactions de complexation I. La nature dun complexe Cest un édifice polyatomique constitué dun atome ou un dun cation central auquel sont liés des molécules ou des ions appelés ligands. Le complexe formé : ML n est potentiellement un donneur de ligands L alors que le métal ou ion métallique M est un accepteur de ligands

2 Hémoglobine Dans le monde végétal avec la chlorophylle, un complexe organisé autour de lion Mg 2+ qui absorbe la lumière et permet la photosynthèse. I. La nature dun complexe Dans le monde animal, le complexe « hème » est organisé autour de lion Fe 2+, il capte le dioxygène de lair pour le transporter dans le sang. Chlorophylle

3 Le nombre de liaisons liant latome ou lion central aux ligands est appelé indice de coordination. I. La nature dun complexe Les ligands sont des molécules ou des ions possédant au moins un doublet délectrons libres. ion oxalate

4 I. La nature dun complexe Le cas de léthylène diaminetétracétique noté H 4 Y Avec 4 fonctions acide carboxylique, cest est un ligand potentiellement quadridentate. Il est noté Y 4-

5 Dans le cas dun complexe à base duranium : U(NO 3 ) 6 2- le nitrate est un ligand bidentate, on a donc un indice de coordination = 12 Le nombre de liaisons liant latome ou lion central aux ligands est appelé indice de coordination. I. La nature dun complexe

6 II. Equilibre de complexation A limage dun équilibre acido-basique, on a léquilibre de complexation M (aq) + n L (aq) = ML n (aq) On associe à cet équilibre une constante déquilibre: [M]. [L] n [ML n ] n = n la constante globale de formation ou constante de stabilité du complexe

7 Le nombre de ligands peut évoluer en fonction des conditions expérimentales, on forme des complexes successifs : ML i-1 (aq) + L (aq) = ML i (aq) On associe deux constantes déquilibre: [ML i-1 ]. [L] [ML i ] K fi = Avec K fi la constante de formation et K di la constante de dissociation K di = 1 II. Equilibre de complexation

8 III. Domaines de prédominance A partir de lexpression de K fi, on exprime pL : Avec :

9 Dans le cas dun échange de ligands, on établit le diagramme de prédominance gradué en fonction de pL : est l espèce prédominante III. Domaines de prédominance

10 Dans le cas dun échange de centre métallique M : on prend lexemple dun couple ML / L on établit le diagramme de prédominance gradué en fonction de pM : est l espèce prédominante ML > L ML = L ML < L

11 Dans le cas dun échange de centre métallique M : on prend lexemple dun couple ML / L on établit le diagramme de prédominance gradué en fonction de pM : Cest une expression analogue à celle vue en acido-basicité : M est la particule échangée pK d est une constante L est accepteur du couple ML est le donneur du couple III. Domaines de prédominance

12 le diagramme de prédominance gradué en fonction de pM : Diagramme de prédominance du couple [CaY] 2- / [Y] 4- Avec H 4 Y : éthylènediaminetétracétique et log K f = 10,8 10,8 III. Domaines de prédominance est l espèce prédominante ML > L ML = L ML < L

13 IV. Prévisions du sens déchange de ligand On se place dans le cadre déchange de ligand pour un couple ML / L Fe 3+ [FeY] - Ni 2+ [NiY] 2- Zn 2+ [ZnY] 2- Ca 2+ [CaY] 2- 25,5 18,7 16,2 10,8 De plus en plus accepteur de Y 4- De plus en plus donneur de Y 4- Plus la constante de formation K f est élevée, plus le métal est accepteur de ligand, avec log K f = pK d

14 IV. Prévisions du sens déchange de ligand Dans le cas où les réactifs sont Ni 2+ et [CaY] 2-, la réaction est possible : Fe 3+ [FeY] - Ni 2+ [NiY] 2- Zn 2+ [ZnY] 2- Ca 2+ [CaY] 2- 25,5 18,7 16,2 10,8 La constante déquilibre associée est de 10 7,9, ainsi on a la destruction du complexe [CaY] 2- Ni 2+ + [CaY] 2- = Ca 2+ + [NiY] 2-


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