Zadanie 22, arkusz lipiec 2020

Jon kompleksowy składa się z atomu centralnego i ligandów. Funkcję atomu centralnego spełniają najczęściej kationy metali. Ligandami są drobiny chemiczne, które łączą się z atomem (jonem) centralnym wiązaniem koordynacyjnym za pomocą wolnej pary elektronowej atomu donorowego wchodzącego w skład ligandu. Ligandami mogą być cząsteczki obojętne, np. H₂O, NH₃ lub aniony, np. Cl^-, OH^-.

Powstawanie kompleksu jonu metalu M z ligandami L można opisać sumarycznym równaniem:

M + nL ⇄ ML_n

Indeks n oznacza liczbę ligandów, z którymi łączy się jon metalu.

^{Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna, Warszawa 2001 oraz M. Cieślak-Golonka, J. Starosta, M. Wasielewski, Wstęp do chemii koordynacyjnej, Warszawa 2010.}

Jony etylenodiaminotetraoctanowe (EDTA) są jednym z najpopularniejszych czynników kompleksujących. Te jony – umownie oznaczone wzorem Y^4– – tworzą kompleks z jonami magnezu zgodnie z równaniem:

Mg²⁺ + Y^4- ⇄ MgY^2-

Równowagę reakcji kompleksowania opisuje stała trwałości tego kompleksu β, która wyraża się równaniem:

β = [MgY^2-] : ([Mg²⁺] · [Y^4-])

W temperaturze 25 ºC stała trwałości tej reakcji jest równa  5 ⋅10⁸. 

^{Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna, Warszawa 2001.} 

Zmieszano wodny roztwór zawierający jony magnezu Mg²⁺ z wodnym roztworem ligandu Otrzymano 1 dm³ roztworu, w którym po ustaleniu się stanu równowagi w temperaturze 25 ºC stężenie jonów MgY^2– było równe 1,00∙10^–1 mol∙dm^–3, a stężenie jonów Y^4– wyniosło 0,05∙10^–1 mol∙dm^–3.

Oblicz stężenie jonów Mg²⁺ w otrzymanym roztworze (w temperaturze 25 ºC) i rozstrzygnij, czy prawdziwe jest twierdzenie, że praktycznie wszystkie jony Mg²⁺ użyte do sporządzenia roztworu występują w postaci kompleksu MgY^2-.