La costante di formazione detta anche di stabilità e quella di instabilità sono due tipi di costante relative a equilibri reversibili di ioni complessi
L’ equilibrio di una reazione chimica è raggiunto quando la velocità della reazione diretta è uguale alla velocità della reazione inversa e, in tali condizioni, esso è regolato da una costante di equilibrio K che dipende solo dalla temperatura.
Equilibrio
In una soluzione acquosa uno ione complesso si trova in equilibrio con lo ione metallico che agisce da acido di Lewis secondo la teoria degli acidi e delle basi postulata dal chimico statunitense Gilbert Lewis, e con il legante che agisce da base di Lewis.
Si consideri l’equilibrio:
Cu2+(aq) + 4 NH3(aq) ⇌ Cu(NH3)42+(aq)
La costante relativa a questo equilibrio è detta costante di formazione o costante di stabilità ed è espressa come:
Kf = [Cu(NH3)42+]/[Cu2+][NH3]4
Il valore della costante di formazione è piuttosto elevato e, quanto maggiore è il suo valore, tanto più l’equilibrio è spostato verso destra e quindi tanto più è stabile lo ione complesso.
Spesso, a causa dell’alto valore della costante di formazione, si preferisce utilizzarne il suo logaritmo.
Costante di instabilità
Invece che della costante di formazione vengono riportati i valori della costante di instabilità ovvero della costante relativa all’equilibrio:
Cu(NH3)42+(aq) ⇌ Cu2+(aq) + 4 NH3(aq)
L’espressione della costante di instabilità è:
Kinst = [Cu2+][NH3]4/[Cu(NH3)42+]
Il valore della costante di instabilità è dato dall’inverso del valore della costante di formazione:
Kinst = 1/Kf
La solubilità di un elettrolita poco solubile può venire influenzata da un equilibrio di complessazione.
Si consideri, ad esempio, il bromuro di argento che è un sale poco solubile la cui dissociazione è correlata al valore del prodotto di solubilità:
AgBr(s) ⇌ Ag+(aq) + Br–(aq) (1)
L’espressione del prodotto di solubilità è:
Kps= [Ag+][Br–]
Equilibrio di complessazione
Se a una soluzione di bromuro di argento viene aggiunta ammoniaca allora interviene un secondo equilibrio relativo alla complessazione dello ione argento:
Ag+(aq) + 2 NH3(aq) ⇌ Ag(NH3)2+(aq) (2)
Per il quale la costante di formazione Kf vale:
Kf = [Ag(NH3)2+]/[Ag+][NH3]2
Sommando l’equilibrio (1) all’equilibrio (2) si ha:
AgBr(s) + 2 NH3(aq) ⇌ Br–(aq) + Ag(NH3)2+(aq)
Il valore della costante relativa a questo equilibrio Kc è dato dal prodotto tra la costante di formazione e il prodotto di solubilità:
Kc = Kf ∙ Kps
