Skript zum AC-Teil - Anorganische Chemie, AK Röhr, Freiburg

3.3. CHELATLIGANDEN UND CHELATEFFEKT 33
Auswertung
1. Was können Sie laut Versuchsergebnis
über die Komplexstabilität sagen.
2. Worauf beruht diese und welche Begründung(en)
gibt es dafür?
Theorie
Die Koordinationsstelle der Liganden Ethylendiamin
und Ammoniak ist bei beiden das
Stickstoffatom. Chemisch gesehen sind sie damit
sehr ähnliche Liganden und ihre Komplexe
sollten nur geringe Stabilitätsunterschiede
zeigen. In Wirklichkeit sind die Komplexe
mit Ethylendiamin jedoch sehr viel stabiler.
Dies beruht auf dem sogenannten Chelateffekt.
Hervorgerufen wird er durch Chelatliganden,
deren Name sich vom griechischen Wort
für Krebsschere ableitet. Es sind also Liganden
mit zwei oder mehreren Koordinationsstellen
pro Molekül, die das Zentralatom wie eine
Krebsschere in die Zange nehmen. Um eine Erklärung
für den Chelateffekt zu finden, kann
man sich hier nicht auf Enthalpieunterschiede
berufen, da diese im Fall Ethylendiamin-
Ammoniak aufgrund der Ähnlichkeit der Liganden
nur sehr gering ausfallen. Betrachtet
man den Ablauf der Komplexierung genauer,
stellt man fest, dass durch ein Ammoniak-
Molekül ein Aqua-Ligand durch Ethylendiamin
allerdings zwei Aqua-Liganden verdrängt
werden. Bei der Komplexierung mit Ethylendiamin
erhöht sich also die Gesamtzahl der
Teilchen, was den Schluss nahelegt, dass der
Chelteffekt durch Entropieänderungen stark
begünstigt wird.
Literatur
Skript zum Demo-Praktikum AC, alte Version,
s. [6]
3.3.3 Chelateffekt und Ringgröße
Geräte
• 2 Reagenzgläser
• Pipetten
Chemikalien
• Eisen(III)nitrat-Lösung,
c(Fe(NO3)3) = 0,1 mol
l
• Ammoniumoxalat-Lösung,
c((NH4)2O2CCO2) = 0,25 mol
l
• Ammoniummalonat-Lösung,
c((NH4)2O2CCH2CO2) = 0,25 mol
l
oder Dinatriummalonat gleicher Konzentration
Durchführung
Man versetzt in einem Reagenzglas 20
ml der Eisen(III)nitrat-Lösung mit 20 ml
der Ammoniumoxalat-Lösung. Entsprechend
stellt man im anderen Reagenzglas den
Malonat-Eisenkomplex her. Anschließend wird
das jeweils andere Reagenz hinzugegeben.
Auswertung
1. Was können Sie laut Versuchsergebnis
über die Komplexstabilität sagen.
2. Worauf beruht diese und welche Begründung(en)
gibt es dafür?
Theorie
Eine Abstufung der Komplexstabilität lässt
sich nicht nur beim Vergleich eines einfach koordinierenden
Moleküls mit einem mehrfachkoordinierenden
Molekül (Chelatligand) zeigen.
Auch innerhalb der Chelatliganden zeigt
sich eine Abstufung, die nun von der Anzahl
der Ringglieder im ausgebildeten Komplex
abhängt. Die Ausbildung eines Fünfrings
ist die stabilste Anordnung von Zentralatom