kompleksinmuodostuksissa

Kompleksinmuodostuksissa tarkoitetaan prosesseja, joissa metalli-ionit sitoutuvat ligandeihin muodostaen koordinointikomplekseja tai chelaattokomplekseja. Keskuskivenä ovat ioneja kuten Fe3+, Cu2+ tai Zn2+, ja ligandeina käytetään vesimolekyylejä, ammoniakkia, CN− sekä kelaatteja kuten EDTA. Kompleksit ovat keskeisiä sekä kemian että biokemian aloilla, ja niillä on laaja sovellettavuus katalyysissä, biologisissa prosesseissa sekä ympäristön metallikierrätyksessä ja puhdistuksessa.

Reaktio voidaan kirjoittaa muodossa M^n+ + L ⇌ ML^n+. Siirtymät tapahtuvat vaiheittain; ensimmäinen sitoutuminen antaa ML^n+, seuraavat askeleet lisäävät ligandien määrää. Kokonaisstabiilisuus β = K1 K2 …; ΔG° = -RT ln β. Van't Hoffin yhtälö kuvaa β:n lämpötilariippuvuutta. Chelaattiefektin vuoksi polydentaattiligandit voivat muodostaa monin tavoin vakaampia kompleksikokonaisuuksia kuin yksittäiset ligandid, kiertäen entropialisia ja esivalmistelua hyödyntäen.

Faktoreita, jotka vaikuttavat kompleksinmuodostukseen, ovat metalli-ionin luonne, ligandin dentiteetti ja donorit, pH, liuotin, lämpötila sekä ionivahvuus. Ligandit kilpailevat keskenään ja reaktiot voivat olla kinetiikan tai thermodynamiikan rajoittamia. Kompleksimuodostuksia tarkastellaan ja hyödynnetään biolääketieteessä, katalyysissä sekä ympäristö- ja lääketieteellisissä sovelluksissa. Esimerkkeinä ovat [Cu(NH3)4]2+, [Fe(CN)6]3−, EDTA-komplekseja sekä gadolinium-pohjaiset MRI-kontrastiaineet. Tutkimusta tukevat UV-Vis-, NMR-, EPR- ja IR-spektroskopia sekä röntgenkristallografia ja kalorimetria.