Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.
📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
Un complexe est une entité chimique formée par un ion central (généralement un métal de transition) lié à des molécules ou des ions appelés ligands. La réaction de formation s'écrit :
$M^{n+} + pL^m \rightleftharpoons [ML_p]^{(n+pm)+}$
La constante de formation globale $\beta_p$ est définie par :
$\beta_p = \frac{[[ML_p]^{(n+pm)+}]}{[M^{n+}][L^m]^p}$
Plus $\beta_p$ est élevée, plus le complexe est stable.
Méthodes à maîtriser
Écriture des équilibres successifs : Savoir décomposer la formation globale en étapes élémentaires.
Calcul de la concentration : Utiliser le tableau d'avancement pour déterminer les concentrations à l'équilibre.
Relation avec la précipitation : Savoir si un précipité peut se dissoudre par complexation en comparant les constantes d'équilibre.
Exemples corrigés
Exemple : Formation du complexe $[Ag(NH_3)_2]^+$.
$Ag^+ + 2NH_3 \rightleftharpoons [Ag(NH_3)_2]^+$
$\beta_2 = \frac{[[Ag(NH_3)_2]^+]}{[Ag^+][NH_3]^2}$
Erreurs fréquentes
Oublier les coefficients stoechiométriques dans l'expression de $\beta$.
Confondre la constante de dissociation ($K_d = 1/\beta$) avec la constante de formation.
Négliger l'influence du pH sur la disponibilité du ligand (ex: $NH_3$ vs $NH_4^+$).
🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR
Tu as appris les sciences en arabe ? Touche un mot pour voir sa traduction et une explication en darija.
Comment savoir si un précipité va se dissoudre par ajout d'un ligand ?
Il faut calculer la constante de la réaction globale de dissolution : $K = K_s \cdot \beta$. Si $K > 1$, la dissolution est favorisée.
💡 À retenir : La complexation peut "tirer" l'équilibre de précipitation vers la dissolution.
Qu'est-ce qu'un ligand ?
Un ligand est une espèce chimique (ion ou molécule) possédant au moins un doublet non liant capable de former une liaison de coordination avec un ion métallique central.
💡 À retenir : Le ligand agit comme une base de Lewis.
Kifach n7seb l-qima dyal beta ila 3tani Kd ?
C'est très simple : la constante de formation globale ($\beta$) est l'inverse de la constante de dissociation globale ($K_d$). Donc, tu fais juste $\beta = 1 / K_d$.
💡 À retenir : $\beta \cdot K_d = 1$.
Quelle est la différence entre un complexe stable et un complexe instable ?
Un complexe est dit stable s'il possède une constante de formation globale ($\beta$) très élevée. Cela signifie que l'équilibre est fortement déplacé vers la formation du complexe.
💡 À retenir : Plus $\beta$ est grand, plus le complexe est stable.
Chno hiya l-farq bin ligand monodenté w polydenté ?
Le ligand monodenté ne se lie à l'ion central que par un seul atome. Le ligand polydenté possède plusieurs sites de liaison (plusieurs doublets) et peut "encercler" l'ion central, formant un chélate.
💡 À retenir : Les chélates sont généralement beaucoup plus stables.
Kifach n3ref chkoun l-mourakkab li ghaleb f-l-milieu ?
Tu dois comparer les concentrations à l'équilibre en utilisant les constantes de formation. Si tu as un diagramme de prédominance, le complexe est prédominant là où sa concentration est supérieure à celle de l'ion libre.
💡 À retenir : Utilise le rapport des concentrations par rapport à $\beta$.
Le nombre de coordination est-il toujours égal au nombre de ligands ?
Non, cela dépend de la denticité du ligand. Si le ligand est bidenté, un seul ligand occupe deux sites de coordination.
💡 À retenir : Nombre de coordination = $\sum (\text{nombre de ligands} \times \text{denticité})$.
Est-ce que la température influence la valeur de beta ?
Oui, comme toute constante d'équilibre, $\beta$ dépend de la température selon la loi de Van't Hoff.
💡 À retenir : $\beta$ est une constante thermodynamique propre à une température donnée.
Pourquoi dit-on que le complexe est une réaction acide-base au sens de Lewis ?
Parce que l'ion métallique accepte un doublet d'électrons (acide de Lewis) et le ligand le donne (base de Lewis).
💡 À retenir : La liaison de coordination est une liaison covalente dative.
Est-ce que l'eau peut être un ligand ?
Oui, en solution aqueuse, les ions métalliques sont souvent sous forme de complexes aquo, comme $[Fe(H_2O)_6]^{3+}$.
💡 À retenir : L'eau est un ligand faible mais omniprésent.
Comment calculer la concentration de l'ion libre en présence d'un excès de ligand ?
On utilise l'expression de $\beta$ en supposant que la concentration du complexe est proche de la concentration initiale du métal.
💡 À retenir : $[M^{n+}] = \frac{[[ML_p]]}{\beta \cdot [L]^p}$.
Le pH peut-il détruire un complexe ?
Oui, si le ligand est une base faible, une diminution du pH va protoner le ligand, le rendant indisponible pour le métal, ce qui dissocie le complexe.
💡 À retenir : La compétition entre $H^+$ et $M^{n+}$ pour le ligand est cruciale.
✍️ Exercices type examen national
Exercice 1
On mélange $V = 100,mL$ d'une solution de nitrate d'argent $AgNO_3$ de concentration $C_1 = 10^{-3},mol/L$ avec $V = 100,mL$ d'une solution d'ammoniac $NH_3$ de concentration $C_2 = 0,1,mol/L$.
Donnée : $\beta_2 = 10^7$ pour $[Ag(NH_3)_2]^+$.
Écrire l'équation de formation du complexe.
Calculer la concentration des espèces à l'équilibre.
On veut dissoudre $AgCl$ ($K_s = 10^{-10}$) par ajout d'ammoniac.
Calculer la constante de la réaction : $AgCl(s) + 2NH_3 \rightleftharpoons [Ag(NH_3)_2]^+ + Cl^-$.
Si on a $[NH_3] = 1,mol/L$, le précipité se dissout-il ?
Déterminer la concentration en ion $Cu^{2+}$ libre dans une solution où $[Cu(NH_3)_4]^{2+} = 0,1,mol/L$ et $[NH_3] = 0,01,mol/L$. ($\beta_4 = 10^{12}$).
Un complexe est une entité chimique formée par un ion central (généralement un métal de transition) lié à des molécules ou des ions appelés ligands. La réaction de formation s'écrit :
Mn++pLm⇌[MLp](n+pm)+
La constante de formation globale βp est définie par :
βp=[Mn+][Lm]p[[MLp](n+pm)+]
Plus βp est élevée, plus le complexe est stable.
Méthodes à maîtriser
Écriture des équilibres successifs : Savoir décomposer la formation globale en étapes élémentaires.
Calcul de la concentration : Utiliser le tableau d'avancement pour déterminer les concentrations à l'équilibre.
Relation avec la précipitation : Savoir si un précipité peut se dissoudre par complexation en comparant les constantes d'équilibre.
Exemples corrigés
Exemple : Formation du complexe [Ag(NH3)2]+.
Ag++2NH3⇌[Ag(NH3)2]+β2=[Ag+][NH3]2[[Ag(NH3)2]+]
Erreurs fréquentes
Oublier les coefficients stoechiométriques dans l'expression de β.
Confondre la constante de dissociation (Kd=1/β) avec la constante de formation.
Négliger l'influence du pH sur la disponibilité du ligand (ex: NH3 vs NH4+).
La constante de formation globale β est :
Il faut calculer la constante de la réaction globale de dissolution : K=Ks⋅β. Si K>1, la dissolution est favorisée.
💡 À retenir : La complexation peut "tirer" l'équilibre de précipitation vers la dissolution.
C'est très simple : la constante de formation globale (β) est l'inverse de la constante de dissociation globale (Kd). Donc, tu fais juste β=1/Kd.
💡 À retenir : β⋅Kd=1.
Un complexe est dit stable s'il possède une constante de formation globale (β) très élevée. Cela signifie que l'équilibre est fortement déplacé vers la formation du complexe.
💡 À retenir : Plus β est grand, plus le complexe est stable.
Tu dois comparer les concentrations à l'équilibre en utilisant les constantes de formation. Si tu as un diagramme de prédominance, le complexe est prédominant là où sa concentration est supérieure à celle de l'ion libre.
💡 À retenir : Utilise le rapport des concentrations par rapport à β.
Non, cela dépend de la denticité du ligand. Si le ligand est bidenté, un seul ligand occupe deux sites de coordination.
💡 À retenir : Nombre de coordination = ∑(nombre de ligands×denticiteˊ).
Oui, comme toute constante d'équilibre, β dépend de la température selon la loi de Van't Hoff.
💡 À retenir : β est une constante thermodynamique propre à une température donnée.
Oui, en solution aqueuse, les ions métalliques sont souvent sous forme de complexes aquo, comme [Fe(H2O)6]3+.
💡 À retenir : L'eau est un ligand faible mais omniprésent.
On utilise l'expression de β en supposant que la concentration du complexe est proche de la concentration initiale du métal.
💡 À retenir : [Mn+]=β⋅[L]p[[MLp]].
Oui, si le ligand est une base faible, une diminution du pH va protoner le ligand, le rendant indisponible pour le métal, ce qui dissocie le complexe.
💡 À retenir : La compétition entre H+ et Mn+ pour le ligand est cruciale.
Exercice 1
On mélange V=100mL d'une solution de nitrate d'argent AgNO3 de concentration C1=10−3mol/L avec V=100mL d'une solution d'ammoniac NH3 de concentration C2=0,1mol/L.
Donnée : β2=107 pour [Ag(NH3)2]+.
Écrire l'équation de formation du complexe.
Calculer la concentration des espèces à l'équilibre.
Exercice 2
On veut dissoudre AgCl (Ks=10−10) par ajout d'ammoniac.
Calculer la constante de la réaction : AgCl(s)+2NH3⇌[Ag(NH3)2]++Cl−.
Si on a [NH3]=1mol/L, le précipité se dissout-il ?
Exercice 3
Déterminer la concentration en ion Cu2+ libre dans une solution où [Cu(NH3)4]2+=0,1mol/L et [NH3]=0,01mol/L. (β4=1012).