Stability Constants Data base.

PC-øvelse.

SCDbase er en database over eksperimentelt bestemte stabilitetskonstanter for dannelse af koordinationsforbindelser (også kaldet komplekser). Knyttet til databasen findes også muligheder for at tegne forskellige typer af grafer, der er relevante ved beskrivelse af kompleksligevægte. Formålet med denne PC øvelse er at introducere til databasens eksistens og nogle af de faciliteter den indeholder.

A Første eksempel handler om glycinatokomplekser af metalionerne Co2+ og Ni2+ .

  1. Opskriv på papir ligevægte mellem metalionerne (med symbolet M2+) og liganden (med det gængse symbol gly-)
  2. Søgning i databasen efter stabilitetskonstanter for ovenstående ligevægte, vil resultere i en oversigt over mange eksperimenter, i hvilke stabilitetskonstanterne er bestemt ved afvigende eksperimentelle omstændigheder. For at arbejde med et overskueligt antal stabilitetskonstanter (og tilknyttede eksperimenter), begrænses til en søgning efter eksperimenter, hvor temperaturen er eksakt 25° C, medium er NaCl/LiCl og ionstyrken er 0.15 M.

  3. Gennemfør en søgning efter stabilitetskonstanter for komplekser mellem henholdsvis metalionen Co2+ og glycinat og Ni2+ og glycinat, hvor ovenstående eksperimentelle betingelser er opfyldt. (læg mærke til at liganden skal angives som den neutrale forbindelse den er afledt af - her glycine eller C2H5NO2 - eller 2-aminoethanoic acid)
  4. Notér oplysninger og referencer for eksperimenterne, der fremkommer ved søgningen
  5. Udfyld nedenstående skema
  6.  

    log K1

    log K2

    log K3

    log b 1

    log b 2

    log b 3

    Ni2+

     

     

     

     

     

     

    Co2+

     

     

     

     

     

     

  7. Aflæs log K1 for Ni2+ komplekset ved henholdsvis ionstyrken 0.1 M og den ekstrapolerede ionstyrke 0 M.
  8. I det næste skal der ved hjælp af de tilhørende programmer, tegnes grafer, der vises fordeling af komplekserne som funktion af pH. - Husk i Main Window at stille printeren til liggende format.

  9. For de to viste eksperimenter trykkes på "Speciation".
    Under "Reactants" vælges metalionernes koncentration til 1 mM og ligandens til 100 mM.
    Under "Constants" indsættes manglende konstanter, dvs. for cobaltionen drejer det sig om log
    b 3, og for nikkelionen om log b 3 og ligandens to protolysekonstanter (benyt dem som er angivet under cobaltkomplekserne)
    Vælg nu "Calculate as a function of: pH", her efter pH intervallet 2-12. Tryk på "Calculate", og til sidst "Graph".
    Teksten på graferne kan redigeres "edit titles" fx gennem knappen med de små bogstaver).
    Graferne kan praktisk udstyres med skalalinier.
    Udskriv graferne og besvar ud fra graferne alene spørgsmålene under punkt 7.
  10. For hver metalion afgøres: Hvorledes er fordelingen mellem de forskellige komplekser ved pH 7.0?
  11. I det næste skal tegnes grafer, der vises fordeling af komplekserne som funktion af ligandkoncentrationen (udtrykt som pX= -log [X]).

  12. Vinduet med graferne lukkes (tryk på "Cancel").
    Vælg nu "Calculate as a function of: pX". Vælg pH værdi til 7.0, og derefter pX intervallet 0-10. Tryk på "Calculate", og til sidst "Graph".
    Udskriv graferne (indsæt eventuelt først en tekst på grafen med gruppens navn). Besvar ud fra graferne spørgsmålene under punkt 9 og 10.
  13. For hver metalion afgøres: Hvorledes er fordelingen mellem de forskellige komplekser ved pX=3.0? Hvilken ligandkoncentration svarer pX=3.0 til?
  14. På baggrund af graferne alene kan man argumentere for om glycinat danner stærkest komplekser med Co2+ eller med Ni2+. Hvad er resultatet ?

 

B Andet eksempel handler om oxalatokomplekser af metalionerne Co2+ og Ni2+ .

  1. Opskriv på papir ligevægte mellem metalionerne (med symbolet M2+) og liganden (med det gængse symbol ox2-)
  2. Søgning i databasen efter stabilitetskonstanter for ovenstående ligevægte begrænses til eksperimenter, hvor temperaturen er eksakt 25° C, medium er NaClO4 og ionstyrken er 1.0 M.

  3. Gennemfør en søgning efter stabilitetskonstanter for komplekser mellem henholdsvis metalionen Co2+ og oxalat og Ni2+ og oxalat, hvor ovenstående eksperimentelle betingelser er opfyldt.
  4. Vælg to eksperimenter som udgangspunkt for resten af opgaven. Notér oplysninger og referencer for eksperimenterne, der fremkommer ved søgningen.
  5. Udfyld nedenstående skema
  6.  

    log K1

    log K2

    log b 1

    log b 2

    Ni2+

     

     

     

     

    Co2+

     

     

     

     

  7. For de to viste eksperimenter trykkes på "Speciation". Under "Reactants" vælges metalionernes koncentration til 1 mM og ligandens til 100 mM. Under "Constants" indsættes manglende konstanter.
  8. Fordeling af komplekserne som funktion af pH: Vælg nu "Calculate as a function of: pH", her efter pH intervallet 0-6. Tryk på "Calculate", og til sidst "Graph".
    Udskriv graferne (indsæt eventuelt først en tekst på grafen med gruppens navn). Besvar ud fra graferne spørgsmålene under punkt 7.
  9. For hver metalion afgøres: Hvorledes er fordelingen mellem de forskellige komplekser ved pH 2.0?
  10. Fordeling af komplekserne som funktion af ligandkoncentrationen: Vælg nu "Calculate as a function of: pX". Vælg pH værdi til 3.0, og derefter pX intervallet 0-10. Tryk på "Calculate", og til sidst "Graph".
    Udskriv graferne (indsæt eventuelt først en tekst på grafen med gruppens navn). Besvar ud fra graferne spørgsmålene under punkterne 9 og 10.
  11. For hver metalion afgøres: Hvorledes er fordelingen mellem de forskellige komplekser ved pX=3.0?
  12. På baggrund af graferne alene kan man argumentere for om oxalat danner stærkest komplekser med Co2+ eller med Ni2+. Hvad er resultatet ?

C Det tredje eksempel handler om ethandiaminkomplekser af metalionerne Co2+ og Ni2+ .

  1. Opskriv på papir ligevægte mellem metalionerne (med symbolet M2+) og liganden (med det gængse symbole en)
  2. Søgning i databasen efter stabilitetskonstanter for ovenstående ligevægte begrænses til eksperimenter, hvor temperaturen er eksakt 25° C, medium er KCl og ionstyrken er 1.0 M.

  3. Gennemfør en søgning efter stabilitetskonstanter for komplekser mellem henholdsvis metalionen Co2+ og en og Ni2+ og en, hvor ovenstående eksperimentelle betingelser er opfyldt.
  4. Vælg to eksperimenter som udgangspunkt for resten af opgaven. Notér oplysninger og referencer for eksperimenterne, der fremkommer ved søgningen.
  5. Udfyld nedenstående skema
  6.  

    log K1

    log K2

    log K3

    log b 1

    log b 2

    log b 3

    Ni2+

     

     

     

     

     

     

    Co2+

     

     

     

     

     

     

  7. Aflæs log K1 for Ni2+ komplekset ved henholdsvis temperaturen 5° C og temperaturen 50° C.
  8. For de to viste eksperimenter trykkes på "Speciation". Under "Reactants" vælges metalionernes koncentration til 1 mM og ligandens til 100 mM. Under "Constants" indsættes manglende konstanter.
  9. Fordeling af komplekserne som funktion af pH: Vælg nu "Calculate as a function of: pH", her efter pH intervallet 2-10. Tryk på "Calculate", og til sidst "Graph".
    Udskriv graferne (indsæt eventuelt først en tekst på grafen med gruppens navn). Besvar ud fra graferne spørgsmålene under punkt 7.
  10. For hver metalion afgøres: Hvorledes er fordelingen mellem de forskellige komplekser ved pH 6.0?
  11. Fordeling af komplekserne som funktion af ligandkoncentrationen: Vælg nu "Calculate as a function of: pX". Vælg pH værdi til 7.0, og derefter pX intervallet 2-12. Tryk på "Calculate", og til sidst "Graph".
    Udskriv graferne (indsæt eventuelt først en tekst på grafen med gruppens navn). Besvar ud fra graferne spørgsmålene under punkterne 10 og 11.
  12. For hver metalion afgøres: Hvorledes er fordelingen mellem de forskellige komplekser ved pX=5.0? Hvilken ligandkoncentration svarer pX=5.0 til?
  13. På baggrund graferne alene kan man argumentere for om ethandiamin danner stærkest komplekser med Co2+ eller Ni2+. Hvad er resultatet ?

D Sammenligninger af de tre eksempler.

På baggrund af graferne i de tre ovenstående eksempler skal man opstille en rækkefølge af liganderne glycinat, oxalat og ethandiamin efter deres evne til at binde til henholdsvis Co2+ og Ni2+.

E  Rapport:

Anfør relevante reaktionsskemaer og tabeller med tilhørende data (med eksperimentelle detaljer og referencer).
Anfør tillige konklusionerne vedrørerende de tre liganders relative bindingsstyrke til metalionerne i de to tilfælde.
Endeligt sammenlignes bindingsstyrken mellem de to metalioner og hver af de tre ligander.

Husk: Rapporten er den individuelle studerendes muighed for at fastholde erfaringen med denne database og hvad man kan bruge sådanne data til. (Læg den i din e-portefolio)