Chelateffekt

Komplexbildungsreaktionen in Lösung stellen Ligandenaustauschreaktionen dar, da die Ionen solvatisiert vorliegen. Dieser Ligandenaustausch verläuft stufenweise. So werden beispielsweise die Wassermoleküle, die ein Metall-Ion hydratisieren stufenweise durch Liganden ersetzt:                                  [M(H2O)6]   + L  [M(H2O)5L]  + H2O

[M(H2O)5L] + L   [M(H2O)4L2] + H2O

[M(H2O)L5] + L   [ML6]  + H2O

Die Konzentrationen der in Lösung nebeneinander vorliegenden Komplexspezies werden durch die individuellen Bildungskonstanten bestimmt:

; ; …;

Die Bruttobildungskonstante des Endkomplexes ML6 ist ein Maß für die thermodynamische Stabilität des Komplexes und errechnet sich durch:

Aufgrund von statistischen, elektrostatischen und sterischen Wechselwirkungen nehmen die individuellen Bildungskonstanten in der Regel stetig ab: k1 > k2 > ... k6. Generell zeichnen sich Chelatkomplexe gegenüber Komplexen mit homologen einzähnigen Liganden durch signifikant erhöhte thermodynamische Stabilität aus, eine Erscheinung, die als Chelateffekt bezeichnet wird und im Wesentlichen durch Entropiezunahme bei Chelatkomplexbildung bedingt ist.

 

Beispiel:                     

[Ni(H2O)6]2+ + 6 NH3 [Ni(NH3)6]2+ (K = 108,61)

[Ni(H2O)6]2+ + 3 NH2(CH2)2NH2 [Ni{NH2(CH2)2NH2}3]2+ (K = 1018,28)