Réactions de substitutions successives [Complexes de coordination : géométries, stabilité cinétique et thermodynamique]

Réactions de substitutions successives

Durée : 10 mn

Note maximale : 4

Question

On considère les réactions suivantes :

$[\textrm{Co (H}_2\textrm O)_6]^{2+}+\textrm{en}\to[\textrm{Co(en) (H}_2\textrm O)_4]^{2+} + 2\textrm H_2\textrm O$ $\qquad$ (1)

$[\textrm{Co (en) (H}_2\textrm O)_4]^{2+}+\textrm{en}\to[\textrm{Co(en)}_2 (\textrm H_2\textrm O)_2]^{2+} + 2\textrm H_2\textrm O$ $\qquad$ (2)

$[\textrm{Co (en)}_2 (\textrm H_2\textrm O)_2]^{2+}+\textrm{en}\to[\textrm{Co(en)}_3 ]^{2+} + 2\textrm H_2\textrm O$ $\qquad$ (3)

qui ont les constantes de formations $K_{f1}$ , $K_{f2}$ et $K_{f3}$ respectivement.

Trois valeurs de $K$ sont proposées : $10^{ \mathrm{3,10}}$ , $10^{ \mathrm{4,83}}$ et $10^{ \mathrm{5,89}}$ .

Sauriez-vous attribuer sa valeur à chaque constante de formation.

Justifier votre réponse.

Solution

Dans la première réaction, le complexe de départ possède 6 molécules d'eau substituables. Il n'en possède plus que 4 dans la seconde réaction et 2 dans la troisième. Il est donc de plus en plus difficile, statistiquement parlant, de trouver une molécule d'eau à échanger. Il s'agit là d'un effet statistique et donc entropique.

En conclusion, $K_{f1} > K_{f2} > K_{f3}$ donc $K_{f1}=10^{ \mathrm{5,89}}$ , $K_{f2}=10^{ \mathrm{4,83}}$ , $K_{f3}=10^{ \mathrm{3,10}}$ .

Barème :

4 points pour avoir attribué l'ordre des $K_f$ en justifiant correctement votre affirmation.