錯体生成反応 111回薬剤師国家試験問98の解説
111回薬剤師国家試験 問98
1 mol の金属イオン M と n mol の配位子 L は
次のように反応して錯体 MLn を生成する。
最終反応生成物の MLn は L と反応しないものとし、
また、K は逐次安定度定数を表すものとすると、
この錯体生成反応に関する記述として、正しいのはどれか。
２つ選びなさい。
ただし、M、L 及び ML のモル濃度は
それぞれ［M］、［L］及び［ML］と表すものとする。
選択肢1
1 MとLとの間で形成される配位結合は、共有結合の一種である。
これは正しいです。
通常の共有結合では、
結合に使う電子を原子同士が1個ずつ出し合います。
一方、配位結合では、
結合を形成するための電子対を配位子側が一方的に提供します。
ただし、配位結合は、形成された後、
通常の共有結合と本質的な区別ができないため、
配位結合は共有結合の一種と考えます。
選択肢2
これは誤りです。
各段階の錯体生成反応の平衡定数を逐次安定度定数と呼びます。
下記の錯体生成反応の逐次安定度定数 K1は
次式で表されます。
選択肢3
3 全安定度定数 βn は、βn ＝ K1 ＋ K2 ＋ … ＋ Kn によって表される。
これは誤りです。
全安定度定数 βnは、金属イオン M と n 個の配位子 L から、
直接 MLn が生成する反応の平衡定数です。
M ＋ n・Ｌ ⇄ MLn
の反応式は、
1段階目からn段階目の各段階の反応式を足し合わせると得られますが、
平衡定数は、各段階の平衡定数を加算するのではなく、乗算します。
したがって、全安定度定数は、
βn = K1 × K2 × … × Kn
によって表されます。
選択肢4
4 M はルイス塩基、L はルイス酸である。
これは誤りです。
正しくは、
「M はルイス酸、L はルイス塩基」です。
ルイス酸・塩基の定義は次のとおりです。
ルイス酸：電子対を受け取る物質
ルイス塩基：電子対を与える物質
錯体形成では、配位子 L が孤立電子対を金属イオン M に提供します。
よって、
M はルイス酸、L はルイス塩基です。
選択肢5
5 最終反応生成物の MLn は、
L が単座配位子であるより、多座配位子である方が錯体としての安定度が高い。
これは正しいです。
多座配位子とは、1つの分子またはイオンの中に複数の配位原子をもち、
1つの金属イオンに複数箇所で配位結合する配位子のことです。
1つの金属に対して、
これを挟むように多座配位子が配位してできる環状錯体をキレートと呼びます。
多座配位子が金属イオンを挟み込むように複数箇所で配位し、
環状構造を形成することを、キレート形成といいます。
キレートは単座配位子が同じ数だけ配位してできる錯体よりも安定であり、
これをキレート効果と呼びます。