bài tập phức chất

Các dạng bài tập trọng tâm về phức chất

Câu 1::

Anion NO2- là phối tử trong phức chất d-ới đây Cho các dữ kiện sau:

Công thức

% theo khối l-ợng các

nguyên tố

độ dài liên kết l, A0 Góc, 0 Kim loại

M

N C N-Oa N-Ob

O-N-O

O-M-O [MA2(NO2)2] 21,68 31,04 17,74 1,21 1,29 122 180 Khoảng cách l trong anion NO2- tự do là 1,24 A0 , và góc liên kết là 115,40 Phối tử A, chứa nitơ và hiđro; không chứa oxi Số phối trí của ion kim loại trong phức là 6

1/ Hãy cho biết cấu tạo hình học của NO2- và viết trạng thái lai hoá đối với nguyên tử nitơ

2/ Hãy cho biết 4 cách khác nhau mà ion NO2- liên kết với ion

trung tâm

3/ Hãy xác định phối tử A

4/ Chỉ ra cấu trúc của phức chất

GIAI

1/ NO2- có cấu tạo góc:

Lai hoá : sp2

2/

3/ Gọi M: số nguyên tử kim loại, N: số nguyên tử N, x: số nguyên tử

N trong phối tử

Có: N = 2.x + 2

M : N =

2 2

1 14

04 , 31 : 68 , 21





x

AM = 19,56.(x+1)

Khi x=2 thì AM =58,7 g/mol, M = Ni

C : N = 0 , 667

14

04 , 31 : 12

74 ,

Vì phức chứa 6 nguyên tử N, nên C = 0,667.6 =4

Vì phối tử A chứa 2 nguyên tử N và 2 nguyên tử C, có thể kết luận rằng A là etylenđiamin (NH2-CH-CH-NH2)

Thành phần phức là [Ni(NH2-CH-CH-NH2)2(NO2)2]

4/

Câu 2:

1 Có hai đồng phân với công thức Ni(NH3)2Cl2 tạo

thành khi cho [Ni(NH3)4]2+ tác dụng với axit HCl đặc Dung dịch của đồng phân thứ nhất khi phản ứng với axit oxalic sẽ tạo thành Ni(NH3)2(C2O4) Đồng phân thứ hai không phản ứng với axit oxalic Đồng phân

nào là đồng phân cis, đồng phân nào là đồng phân

trans

2 Dùng cấu trúc Lewis để giải thích tại sao SO32- là phối tử có thể tạo phối trí ở S hoặc O, nh-ng NO - là

giai

dụng dễ dàngvới nhóm oxalat tạo thành phức vòng

càng Đồng phân trans không thể tạo phức vòng càng

với nhóm oxalat

2

-chỉ có cặp electron tự do ở O nên -chỉ có thể tạo liên kết từ O mà thôi

Cau 3:

Khi nghiên cứu phức của Co3+ với F- và với NH3 ng-ời ta nhận thấy chúng cùng có dạng bát diện song từ tính của chúng khác nhau, cụ thể phức

K3[CoF6] có momen từ bằng 4,89  B còn phức [Co(NH3)6]Cl3 có momen từ bằng 0 Tính số e

độc thân của chúng Dùng thuyết liên kết hoá trị

để giải thích sự hình thành 2 phức trên

Cho: Co(Z=27)

GiẢi

1.

Co(27e) cấu hình electron: 3d74s2

Co3+ có cấu hình electron: 3d64s0

Momen từ K3[CoF6] 4,89  B số electron ch-a ghéo đôi là 4

Momen từ [Co(NH3)6]Cl3 0  B số electron ch-a ghép đôi là 0

NH3 thuộc phối tử tr-ờng mạnh, t-ơng tác mạnh với ion Co3+ gây nên sự dồn ghép electron số electron ch-a ghép đôi = 0 Hai obitan 3d, 1 obitan 4s và 3 obitan 4p tổ hợp với

nhau tạo thành 6 obitan lai hoá d2sp3 h-ớng về 6

đỉnh của 1 hình bát diện đều 6 obitan này tham gia xen phủ với các obitan chứa cặp electron của

6 phân tử NH3 tạo nên 6 liên kết phối trí

F- thuộc phối tử tr-ờng yếu, t-ơng tác yếu với ion Co3+, do đó không có sự dồn ghép electron số electron ch-a ghép đôi = 4 Một obitan 4s, 3 obitan 4p và 2 obitan 4d tổ hợp với

nhau tạo thành 6 obitan lai hoá sp3d2 h-ớng về 6

đỉnh của một hình bát diện đều 6 obitan này tham gia xen phủ với các obitan chứa cặp electron của 6 ion F- tạo nên 6 liên kết phối trí

Cõu 4 Momen từ của [Mn(CN)6]3- là 2,8 MB, của [MnBr4]2- là 5,9 MB Hãy giải thích và dự đoán cấu trúc hình học của những ion phức này ?

GIẢI Chỉ cần từ công thức spin có thể tính

2-có 5 electron độc thân (l-u ý Mn ở đây 2-có bậc oxy hoá khác nhau) Cấu hình electron t-ơng ứng của ion

tự do và ion phức với số electron độc thân nh- sau:

3d

Mn(CN)6

3d

OO OO OO

4p

OO OO OO

d2sp3

4s

Mn3+

Mn2+

[MnBr4]

3d

OO

4p

OO OO OO 4s

sp3

Câu 5 Khi bị kích thích electron đ-ợc chuyển từ

mức năng l-ợng thấp lên mức cao hơn xảy ra sự hấp thụ ánh sáng ứng với b-ớc sóng  Hãy tính b-ớc sóng này (theo Ao ), biết rằng năng l-ợng tách mức của phức [Co(CN)6]3 là 99,528kcal.mol1 Cho h = 6,62.1034J.s và c = 3.108m.s1

Giải

Khi electron bị kích thích sẽ chuyển từ Et lên Ec và xảy ra sự hấp thụ ánh sáng:

= 99,528kcal/mol

 O

Theo thuyết l-ợng tử của Planck ta có:

O

O



      



O = 99,528kcal/mol = 99,528.4,18 = 416,027kj/mol

Đối với 1 nguyên tử:

22

416,027 416,027

6,91.10 6,02.10

N



22 3

6,62.10 3.10

2,874.10 2874.10



hay   2874 Ao . > Phức hấp thụ ỏnh sỏng màu

Câu 6 Cho biết:

Năng l-ợng tách O

(kj/mol) [CoF6]3 phức bát diện 156 chất thuận từ [Co(NH3)6] 3+ phức bát diện 265 chất nghịch từ Hãy xét cấu trúc và tính chất của 2 phức trên theo ph-ơng pháp VB và ph-ơng pháp tr-ờng tinh thể

Biết ZCo = 27, năng l-ợng ghép đôi electron P = 210kj/mol

Theo thuyÕt VB, cÊu h×nh electron cña Co3+: d6

- Víi phøc chÊt [CoF6]3 thuËn tõ Do t-¬ng t¸c gi÷a Co3+ vµ F yÕu nªn cÊu h×nh cña Co3+ vÉn gi÷ nguyªn nh- cò:

Cr2+

Lai ho¸ ngoµi sp3d2

- Víi phøc chÊt [Co(NH3)6]3+ nghÞch tõ Do t-¬ng t¸c gi÷a Co3+ vµ

NH3 m¹nh nªn cÊu h×nh electron cña Co3+ bÞ dån l¹i:

Cr2+

NH3 NH3 NH3 NH3 NH3 NH3 Lai ho¸ trong d2sp3

Theo thuyÕt tr-êng tinh thÓ:

- Víi phøc chÊt [CoF6]3: P > O nªn cÊu h×nh electron cña phøc

4 2

2 g g

t e , phøc spin cao vµ thuËn tõ

- Víi phøc [Co(NH3)6]3+ do P < O c¸c electron ®-îc chuyÓn vÒ møc n¨ng l-îng thÊp cã cÊu h×nh electron 6

2 g

t §ã lµ phøc spin thÊp

vµ nghÞch tõ

Câu 7 Xác định bậc oxi hoá của cobalt và giá trị của x, y

trong các phức sau [Co(NH3)6]Clx và [Co(NH3)6]Cly (x khác y) biết rằng chất đầu là thuận từ, còn chất thứ hai là nghịch

từ Biết ZCo = 27

GIẢI

và +2

Co3+: d6

Co2+: d7 Qua cấu hình trên ta thấy trong phức bát diện Co3+ có thể thuận từ hay nghịch từ, còn Co2+ luôn luôn là thuận từ Vì chất thứ hai [Co(NH3)6]Cly là chất nghịch từ nên nó phải

là phức của Co3+  y = 3

Vì x khác y  hợp chất thứ nhất [Co(NH3)6]Cl2  x = 2