Experimente:
Versuch: Erhöhte Komplexstabilität durch Chelatbildung

Eine wässrige Nickel(II)-Lösung lässt sich mit konzentrierter Ammoniaklösung in den blauen Hexaamminnickel(II)-Komplex überführen. Durch Verdünnen mit Wasser kann das Gleichgewicht dieser Reaktion aber relativ leicht wieder nach links verschoben werden (-> Versuch).

[Ni(H₂O)₆]²⁺ + 6 NH₃ [Ni(NH₃)₆]²⁺ + 6 H₂0
    grün                                            blau

Versetzt man eine blaue Hexaamminnickel(II)-Lösung mit Ethylendiamin, entsteht der violette Tris(ethylendiamin)nickel(II)-Komplex. Durch erneute Zugabe von konzentrierter Ammoniaklösung lässt sich dieses Gleichgewicht allerdings nicht mehr so einfach auf die andere Seite verschieben (-> Versuch).

[Ni(NH₃)₆]²⁺ + 3 en [Ni(en)₃]²⁺ + 6 NH₃
      blau                                    violett

(Beim ersten Versuchsteil tritt durch das alkalische Milieu leider eine störende Hydroxidfällung auf.)

RG1: grüner Aquakomplex RG2: blauer Amminkomplex RG3: Rückkehr zum Aquakomplex nach Wasserzugabe RG4: violetter Chelatkomplex RG5: Keine Rückkehr zum Amminkomplex nach Ammoniakzugabe

(Foto: Sandra)

Obwohl beide Komplexe eine ähnliche Struktur besitzen, ist dieser en-Komplex (K_B = 10¹² mol^-3 · l³) bedeutend stabiler als der Amminkomplex (K_B = 10⁹ mol^-6 · l⁶).

Amminkomplex

en-Komplex

Chelatkomplexe sind allgemein immer stabiler als vergleichbare Komplexe mit einzähnigen Liganden.
Man bezeichnet dieses Phänomen als Chelateffekt.

Wie ist dieser Effekt zu erklären?

Dafür gibt es zwei Gründe:

1.

Ist bei einer Komplexbildung das erste Atom eines Chelatliganden schon bereits am Zentralteilchens gebunden, begünstigt das die Bindung von weiteren Bindungsstellen dieses Liganden, da diese ja schon nah am Zentrum liegen. Bei einer Ligandenaustauschreaktion müssen außerdem erst alle Bindungen des Chelatliganden gleichzeitig abgespalten werden, um ihn gegen einen anderen Liganden auszutauschen. Bei einzähnigen Liganden erfolgt dies schon bei der Spaltung einer Bindung.

2.

Durch den Austausch von mehreren einzähnigen Liganden durch einen Chelatliganden erhöht sich die Anzahl der freien Teilchen in der Lösung. Dadurch kommt es zu einer Zunahme der Entropie. D. h. es herrscht ein Zustand von größerer Unordnung, der spontan ablaufende Reaktionen begünstigt. Das Gleichgewicht verschiebt sich somit auf die Seite der Chelatkomplexbildung.

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