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Chimie générale · Université — Licence — Sciences (SMP, SMC, SMA, SMI)

Réactions de complexation

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 formé par l'association d'un ion métallique central $M^{n+}$ (acide de Lewis) et de plusieurs ligands $L$ (bases de Lewis). La réaction s'écrit : $M^{n+} + pL \rightleftharpoons [ML_p]^{n+}$ La constante de formation globale $\beta_p$ est définie par : $\beta_p = \frac{[[ML_p]^{n+}]}{[M^{n+}][L]^p}$ Plus $\beta_p$ est grande, plus le complexe est stable.

Méthodes à maîtriser

  1. Écriture des équilibres successifs : Savoir passer des constantes $K_i$ (étapes) à la constante globale $\beta_p = K_1 \times K_2 \times ... \times K_p$.
  2. Calcul de la concentration : Utiliser le tableau d'avancement pour trouver les concentrations à l'équilibre.
  3. Prévision de la précipitation : Comparer le quotient de réaction $Q_r$ au produit de solubilité $K_s$ en présence de ligands.

Exemples corrigés

Exemple : Complexe $[Ag(NH_3)_2]^+$. $\beta_2 = \frac{[[Ag(NH_3)_2]^+]}{[Ag^+][NH_3]^2}$. Si on ajoute $NH_3$ à une solution de $Ag^+$, le complexe se forme et la concentration en $Ag^+$ libre diminue.

Erreurs fréquentes

  • Oublier les coefficients stoechiométriques dans l'expression de $\beta_p$ (ex: oublier la puissance $p$).
  • Confondre la constante de dissociation ($K_d = 1/\beta$) avec la constante de formation.
  • Négliger la dilution lors de l'ajout d'une solution de ligand.

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Réactions de complexation

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La constante de formation globale $\beta_n$ est :

❓ Questions fréquentes

Chno hiya l'far9 bin complexe w sel mourakab?
  1. L'sel mourakab (sel double) kay-tfertef f'l-ma w kay-3ti les ions dyalo kamlin.
  2. L'complexe kay-b9a mchebber f'rasso, l'ion central ma-kay-t-tla9ch b'sola.

💡 À retenir : L'complexe kay-koun fih des liaisons de coordination (donneur-accepteur), l'sel kay-koun ghir liaison ionique.

Kifach n7seb la concentration dyal l'ion libre ila 3endi betap?
  1. Kteb equation dyal l'equilibre.
  2. St3mel tableau d'avancement.
  3. 3awd f'la formule dyal $\beta_p = \frac{[Complexe]}{[M][L]^p}$.
  4. Khrej $[M]$ mn l'equation.

💡 À retenir : Dima rad lbal l'volume total ila khleiti jouj dyal les solutions.

Wach l'complexe kay-t-tkon dima?

La, khass y-koun l'ion central (acide de Lewis) w ligand (base de Lewis) mnasbin, w khass la concentration tkoun kafi-ya.

💡 À retenir : La formation dépend de la constante de stabilité $\beta$.

Qu'est-ce qu'un ligand polydenté ?

C'est un ligand possédant plusieurs atomes donneurs capables de se lier simultanément au même ion central.

💡 À retenir : Ils forment des complexes très stables appelés chélates.

Comment évolue la solubilité d'un précipité en présence d'un ligand ?

L'ajout d'un ligand qui forme un complexe avec l'ion métallique augmente la solubilité du précipité car il consomme les ions libres, déplaçant l'équilibre de dissolution.

💡 À retenir : Le principe de Le Chatelier explique cette dissolution.

Quelle est la relation entre beta et Kd ?

$\beta$ est la constante de formation globale, $K_d$ est la constante de dissociation globale. On a $K_d = 1 / \beta$.

💡 À retenir : Plus $\beta$ est grand, plus le complexe est stable et moins il se dissocie.

Est-ce que le pH influence la formation d'un complexe ?

Oui, si le ligand est une base faible (ex: $NH_3$), une baisse de pH provoque sa protonation ($NH_3 + H^+ \to NH_4^+$), ce qui diminue la concentration en ligand libre et déstabilise le complexe.

💡 À retenir : Le pH est un facteur clé de la stabilité des complexes.

Comment identifier l'ion central ?

C'est généralement un cation métallique (souvent un métal de transition) possédant des orbitales vacantes.

💡 À retenir : Il agit comme un acide de Lewis.

Pourquoi les complexes sont-ils colorés ?

La formation du complexe modifie les niveaux d'énergie des orbitales $d$ de l'ion métallique, permettant des transitions électroniques absorbant dans le visible.

💡 À retenir : La couleur dépend de la nature du ligand et de la géométrie.

Qu'est-ce qu'une constante de formation successive ?

C'est la constante associée à l'ajout d'un seul ligand à chaque étape : $M + L \rightleftharpoons ML$ ($K_1$), $ML + L \rightleftharpoons ML_2$ ($K_2$).

💡 À retenir : $\beta_n = K_1 \times K_2 \times ... \times K_n$.

Kifach n3ref wach l'complexe ghadi y-t-tkon f'solution?

Khass t-hseb $Q_r$ (quotient de réaction) w t-qarno m3a $\beta$. Ila kan $Q_r < \beta$, l'reaction ghadi t-mchi l'qoddam.

💡 À retenir : L'équilibre est atteint quand $Q_r = \beta$.

Quelle est la géométrie la plus courante pour un complexe de coordination 4 ?

La géométrie tétraédrique ou plan carré, selon la nature de l'ion central et des ligands.

💡 À retenir : La géométrie influence les propriétés magnétiques.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

On mélange 50 mL d'une solution de nitrate d'argent $AgNO_3$ à $1,0 \times 10^{-3}$ mol/L et 50 mL d'une solution d'ammoniac $NH_3$ à $0,10$ mol/L. Donnée : $\beta_2 = 1,6 \times 10^7$ pour $[Ag(NH_3)_2]^+$.

  1. Calculer les concentrations initiales après mélange.
  2. Calculer la concentration en ions $Ag^+$ à l'équilibre.
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Exercice 2

On considère la dissolution de $AgCl(s)$ dans l'ammoniac. Données : $K_s(AgCl) = 1,8 \times 10^{-10}$ ; $\beta_2([Ag(NH_3)_2]^+) = 1,6 \times 10^7$. Calculer la constante de la réaction de dissolution : $AgCl(s) + 2NH_3 \rightleftharpoons [Ag(NH_3)_2]^+ + Cl^-$.

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Exercice 3

Soit un complexe $[Cu(H_2O)_4]^{2+}$. On ajoute progressivement $NH_3$. Expliquer l'évolution de la couleur et le changement de géométrie attendu.

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