Thuyết trường phối tử - Thuyết trường tinh thể

Trường phối tử bát diện biến dạng và vuông phẳng: Tách mức năng lượng trong trường hợp hai phối tử trên trục z đến ion trung tâm lớn hơn khoảng cách đến ion trung tâm của bốn phối tử kh

NHÓM T4

VŨ NGỌC TÂN HOÀNG XUÂN THÔNG

VŨ MẠNH TÍN NGUYỄN KHÁNH TÂN

 I Giới thiệu:

I.1 Sơ lược lịch sử thuyết trường phối tử.

I.2 Sơ lược về một số nhà bác học đã đặt nền móng cho thuyết trường phối tử.

 II Nội dung:

II.4 Cấu hình điện tử và từ tính của

phức kim loại chuyển tiếp với nhiều điện

tử d

II.5 Giải thích nguyên nhân sinh ra phổ hấp thụ và màu của phức chất

 III Hạn chế thuyết trường phối tử

 IV Tài liệu tham khảo.

I.2 Sơ lược về một số nhà bác học

đã đặt nền móng cho thuyết trường phối tử:

a) John Hasbrouck Van

Vleck (1899-1980)

b/Hans Albrecht Bethe

(1906-2005) sinh ra ở Strassburg, CHLB Đức

cũ (bây giờ là

Strassbourg, Pháp)

 II Nội dung

II.1.Mô hình

Trong phức,các điện tử có thể coi là được định cư hoặc tại ion trung tâm hoặc tại các phối tử

Mô hình này được thừa nhận là cơ sở

cho thuyết trường tinh thể, gồm ba luận điểm chính

 II.2 Sự tách mức năng lượng

trong trường tinh thể.

II.2.1 Khái quát:

Trong nguyên tử hay ion tự do cả năm orbital d đều có cùng một mức năng lượng như nhau (suy biến)

II.2.2 Trường phối tử bát diện

Thí dụ điển hình là phức [Ti(H2O)6]3+

(có cấu hình điện tử d1)

Ta có cấu hình các AO d như sau:

II.2.2 Trường phối tử tứ diện:

∆t=4/9∆0

II.2.4 Trường phối tử bát diện biến dạng

và vuông phẳng:

Tách mức năng lượng trong trường hợp hai phối tử trên trục z đến ion trung tâm lớn hơn khoảng cách đến ion trung tâm của bốn phối tử khác ( bát diện kéo dài )

Đối với trường hợp mà hai phối tử trên trục z đứng gần ion trung tâm hơn(bát diện bẹt)

-Tóm lại ta có bảng tổng kết sau:

II.3 Định lý Jahn-Teller(1937)

“Một phân tử bất kỳ ở trạng thái điện tử

suy biến sẽ là một hệ không bền vững và

có khuynh hướng biến dạng Từ đó dẫn đến sự giảm tính đối xứng của phân tử và

sự tách các trạng thái suy biến”

CuX2 Liên kết ngắn Liên kết dài

II.4 Cấu hình điện tử và từ tính của phức kim loại chuyển tiếp với nhiều điện tử d:

II.4.1 Thông số tách năng lượng

II.4.1.1 Khái niệm:

Thông số tách năng lượng là hiệu năng

lượng của orbital d “cao” và orbital d

“thấp”

II.4.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến

thông số tách năng lượng:

[RhCl6]3- 20000 [Rh(H2O)6]3+ 27000 [Rh(NH3)6]3+ 34100 [Rh(en)3]3+ 34600 [Rh(CN)6]3- 45500

[IrCl6-] 25000 [Ir(NH3)6]3+ 41000 [Ir(en)3]3+ 41400

Fe2+,Fe3+

[Fe(H2O)6]2+ 8500 [FeCl6]3- 11000

-Phối tử có ảnh hưởng mạnh đến thông số tách NL ∆ của phức chất

II.4.2 Năng lượng ghép điện tử

Năng lượng tiêu tốn trong quá trình

chuyển điện tử từ một orbital mà ở đó chỉ

có một mình nó về một orbital mà ở đó

có một điện tử gọi là năng lượng ghép

điện tử P

t2g

Bảng năng lượng tách ∆ và năng lượng

ghép trung bình P và trạng thái spin của

6F

-6NH36H O

a)ion Fe 2+ tự do b)phức [Fe(H2O)6] 2+

c)phức [Fe(CN)6]

4- Dựa vào cấu trúc electron d trong phức

chất

-Năng lượng của ion trung tâm sẽ giảm đi một lượng nào đó so với ion trong trường đối xứng cầu,năng lượng thay đổi đó gọi

là năng lượng an định tinh thể(NATT)

Phức bát diện spin cao:

Giải thích tính oxi hoá-khử của các hợp chất phức

Ví dụ 1:Các phức bát diện của Co2+

Spin thấp Spin cao Trạng thái bão

Ví dụ 2:phức spin cao của Fe2+ thường thể hiện tính khử manh

-1e

II.5 Giải thích nguyên nhân sinh ra phổ hấp thụ và màu của phức chất

Màu của phức chất

Màu là kết quả của sự hấp thụ một phần

ánh sáng trông thấy

Bước sóng của

bức xạ bị hấp

thụ

Màu của bức xạ bị hấp thụ

Màu trông thấy

Lục Lục-vàng Vàng

Da cam Đỏ

Vàng-lục Vàng

Da cam Đỏ

Đỏ tía Tím Xanh chàm Chàm-lục Lục-chàm

Phổ hấp thụ

Đường cong biểu diễn sự biến đổi của độ hấp thụ ánh sáng theo bước sóng được gọi là phổ

hấp thụ

Nguyên nhân sinh ra phổ hấp thụ của phức

chất các kim loại chuyển tiếp.

Do sự chuyển dời electron có năng lượng thấp đến d có năng lượng cao, thường được gọi là sự

chuyển dời d-d

Xét phổ hấp thụ của ion bát diện

[Ti(H2O)6]3+

Thông số tách năng lượng Δo =242,8

kJ/mol của ion phức bát diện [Ti(H2O)6]3+

Đối với những ion kim loại chuyển tiếp có 2

electron trở lên:

Sự chuyển dời electron d-d do nhiều electron

nên sinh ra một số dải hấp thụ

Đối với phức chất bát diện của những KLCT có cấu hình electron d4, d6 và d9, phổ hấp thụ chỉ có

một dải

Phổ hấp thụ của ion phức [Cu(H2O)6] 2+ : Phổ hấp thụ của ion phức [Cu(H2O)6] 2+ : Phổ hấp thụ của ion phức [Cu(H2O)6] 2+ :

Sự thay đổi màu sắc giữa hai phức chất cùng ion trung tâm

Ví dụ : sự thay thế H2O trong phức Ni(H2O)62+

bằng NH3 đã làm biến đổi màu từ lục thành

tím

Nguyên nhân: Δo tăng từ 101KJ/mol đến

129KJ/mol dẫn đến sự chuyển dịch phổ hấp

thụ về phía sóng ngắn

quan trọng nhất là những quy tắc ngăn cấm ngăn cấm

chuyển dời electron về spin và về tính đối

xứng.

Quy tắc lọc lựa spin:

Ngăn cấm bất kì sự chuyển dời electron nào làm thay đổi tổng spin của hệ

Ví dụ: ngăn cấm sự chuyển dời electron d-d

trong phức chất bát diện spin cao của ion trung tâm có cấu hình d5(t3

2ge2

g)

Quy tắc lọc lựa Laport:

Hạn chế sự chuyển dời electron bởi tính đối

Ví dụ của ion CoCl4- là gần 600

III Ưu khuyết điểm của thuyết

trường phối tử

Thuyết trường phối tử chỉ cho phép giải

thích những tính chất của phức xuất phát từ ion trung tâm (thí dụ phổ khả kiến, từ tính của phức…)

Bỏ qua phần liên kết cộng hóa trị của liên

kết kim loại - phối tử trong phân tử phức

IV Tài liệu tham khảo

 Hóa vô cơ Nguyễn Thị Tố Nga NXB ĐHQG TPHCM.

 Đối xứng phân tử và ứng dụng lý thuyết nhóm trong hóa học

Đào Đìng Thức NXB GD

 Hóa lý I Đào Đình Thức NXB KHKT

 Hoá học các nguyên tố Hoàng Nhâm NXB KHKT

 Hoá lượng tử Nguyễn Đình Huề NXB GD