Équilibres de complexation et fraction complexée

Une complexation associe un centre métallique et des ligands donneurs de doublets. Pour l'équilibre simple $M+L\rightleftharpoons ML$, la constante de formation relie les activités : $\beta=a_{ML}/(a_Ma_L)$. Dans une solution suffisamment diluée et avec les conventions précisées, on peut travailler avec des concentrations rapportées à la concentration standard.

Le bilan métallique est $C_M=[M]+[ML]$ si ce sont les seules espèces du métal. Si le ligand est en grand excès, sa concentration libre peut être approximativement fixée ; on obtient $[ML]/C_M=\beta[L]/(1+\beta[L])$ dans l'écriture concentrationnelle adoptée. Sans excès, il faut ajouter le bilan du ligand et résoudre l'équilibre couplé.

Un modèle fournit $\beta=1000\ \mathrm{L\,mol^{-1}}$ et une concentration libre de ligand $[L]=0{,}010\ \mathrm{mol\,L^{-1}}$. Le produit $\beta[L]$ vaut 10 et la fraction complexée $10/11\simeq90{,}9\%$. Pour $C_M=0{,}0010\ \mathrm{mol\,L^{-1}}$, $[ML]=9{,}09\times10^{-4}$ et $[M]=9{,}09\times10^{-5}$ dans la même unité. La somme retrouve le total. La concentration libre de ligand est une donnée, pas automatiquement sa concentration introduite.

Le tableau sépare le produit sans dimension, la fraction et les concentrations. Une fraction proche de un indique une complexation favorisée dans ce modèle, sans signifier que toute trace de métal libre disparaît.