SLIDE PHỨC CHẤT MÔN HÓA VÔ CƠ

- Các hợp chất đơn giản có thể kết hợp với nhau tạo thành hợp chất phân tử hợp chất bậc cao, gọi là phức chất... TỔNG QUÁT: - Phức chất ở trạng thái rắn và dung dịch là hợp chất ở nút m

II PHỨC CHẤT

1 KHÁI NIỆM

- Các nguyên tố kết hợp với nhau → các hợp chất đơn giản

(hợp chất bậc nhất): Na 2 O, CaO, NaCl, CuCl 2

- Các hợp chất đơn giản có thể kết hợp với nhau tạo thành hợp chất phân tử (hợp chất bậc cao), gọi là phức chất

K 2 [HgI 4 ] (HgI 2 2KI)

[Ag(NH 3 ) 2 ](NO 3 ) (AgNO 3 2NH 3 )

K 4 [Fe(CN) 6 ] (Fe(CN) 2 4KCN)

TỔNG QUÁT:

- Phức chất (ở trạng thái rắn và dung dịch) là hợp

chất ở nút mạng tinh thể có chứa các ion phức tích điện dương hoặc âm (ion phức) có khả năng tồn tại độc lập trong dung dịch

Chương IX nvhoa102@gmail.com 4

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Cấu trúc tinh thể lập phương của phức [Mn(NH3)6]Cl2

Hiện tượng xảy ra khi cho từ từ dung dịch NH 3 vào dung dịch CuCl 2

Hiện tượng xảy ra khi cho thuốc thử K 4 [Fe(CN) 6 ] vào dung dịch FeCl 3

2 CẤU TẠO PHỨC CHẤT

Công thức chung của phức chất: [MLn] M: ion trung tâm

L: phối tử n: số phối trí

3 PHÂN LOẠI

- Phối tử đơn càng là phối tử chỉ cho M một cặp electron tự

do, mặc dù nó có thể có nhiều cặp electron tự do

Triclo triammin coban (III) [Co(NH3)3Cl3]

- Phối tử đa càng là phối tử có thể cho M từ hai cặp electron trở lên

Ví dụ:

+ Phối tử 2 càng: en (etylendiamin: NH2 -CH 2 -CH 2 -NH 2 ), cacbonat, oxalat, bpy (bipyridin), o-phenanthrolin

[CoCl(en)2NO]2+

[Co(C2O4)3]3-

[Co(en)3]3+

+ Phối tử 6 càng: EDTA4- (etylen diamin tetraaxetat)

Phối tử đa răng được gọi là phối tử chelat Chela tiếng Hy lạp

nghĩa là con cua Phức chỉ chứa các phối tử đa răng được gọi

là phức vòng càng hay chelat

 Dựa vào điện tích của ion phức:

4 GỌI TÊN

DANH PHÁP PHỨC CHẤT THEO IUPAC

(IUPAC: Internation Union of Pured and Applied Chemistry)

- Gọi tên cation trước , anion sau (giống các loại hợp chất khác)

- Với cầu nội : gọi tên phối tử trước, tên ion trung tâm sau

+ Với phối tử : gọi theo thứ tự: anion, phân tử trung hòa, cation

● Phối tử anion: cộng thêm đuôi "o" hay đổi đuôi thành "o"

Ví dụ:

F- (floro)

Cl- (cloro)

OH- (hydroxo) CN- (cyano)

CO 3 2- (cacbonato)

C 2 O 4 2- (oxalato) SCN - (thiocyanato)

● Phối tử trung hoà: ngoại trừ:

H 2 O : aquơ

NH 3 : ammin

CO : carbonyl

NO : nitrosyl Tất cả các phối tử trung hoà khác thì đọc nguyên tên

Ví dụ:

H 2 N-CH 2 -CH 2 -NH 2 : en (etylen diamin)

H 2 N-CH 2 -CH 2 -CH 2 -NH 2 (propylen diamin)

CH 3 - NH 2 : Metyl amin Pipyridin (Py)

o-phenanthrolin

● Phối tử cation: tận cùng đều có đuôi “ium”

+ Với ion trung tâm :

● Nếu phức cation hoặc phức trung hoà : gọi tên kim loại và chữ số La Mã chỉ mức oxi hoá của kim loại

● Nếu phức anion : gọi tên kim loại bằng tiếng La tinh cộng với đuôi “ at ” đối với muối và đuôi “ ic ” đối với axit và chữ số La Mã chỉ mức oxi hoá của kim loại

Ví dụ 1:

[Cr(NH 3 ) 6 ](NO 3 ) 3 :

[Pt(en) 2 Cl 2 ]Br 2 : Dicloro bis(etilendiamin) platin (IV) bromua

K[Co(NH 3 ) 2 (C 2 O 4 ) 2 ] : Kali dioxalato diammin cobaltat (III)

H 4 [Fe(CN) 6 ] Axit hexacyano ferric (II)

Hexaammin crom (III) nitrat

[V(CO) 5 ] : Penta carbonyl vanadi (0)

[Fe(H 2 O) 4 Cl 2 ]NO 3 : [Pt(NH 3 ) 2 Cl 2 ] :

K[Cr(H 2 O) 2 Cl 4 ] : [Pt(py) 4 ][PtCl 4 ] :

K 2 [Cu(CN) 4 ]

[Fe(H 2 O) 4 Cl 2 ]NO 3 : Dicloro tetraaquơ sắt (III) nitrat

[Pt(NH 3 ) 2 Cl 2 ] :

K[Cr(H 2 O) 2 Cl 4 ] :

[Pt(py) 4 ][PtCl 4 ] :

K 2 [Cu(CN) 4 ] Kali tetracyano cuprat (II)

Dicloro diammin platin (II)

Kali tetracloro diaquơ cromat (III) Tetrapiridin platin (II) tetracloro platinat (II)

Na[Ag(CN)2] :

K2[Zn(CN)4] :

K2[HgI4] :

K2[Ni(CN)6] : Kali hexacyano niccolat (II)

Kali dicyano aurat (I)

Natri dicyano argentat (I) Kali tetracyano zincat (II) Kali tetraiodo hydrargyrat (II)

K[Au(CN)2]

Cu (Cuprum): Cuprat Pb (Plumbum): Plumbat

Al (Aluminum): Aluminat Au (Aurum): Aurat

Sn (Stannum): Stannat Ag (Argentum): Argentat

Fe (Ferrum): Ferrat Pt (Platinum): Platinat

Ni (Niccolum): Nikelat Co (Cobaltum): Cobaltat

Hg (Hydrargyrum): Mecurat

Ví dụ 2:

Difloro bis(etylendiamin) crom (III) nitrat

Tetraammin đồng (II) hydroxit

Sắt (II) hexacyano ferrat (III)

Tetraammin platin (II) hexacloro platinat (IV)

Kali dicloro tetracyano cromat (III)

Tetraammin platin (II) hexacloro platinat (IV)

Kali dicloro tetracyano cromat (III)

K 3 [Cr(CN) 4 Cl 2 ] [Pt(NH 3 ) 4 ] [PtCl 6 ]

dicloro bis(etylendiamin) cobalt(II)

bromoclorotetraammin cobalt(III) sulfat

hexaammin nikel (II) hexanitro cobaltat (III) Sắt (II) hexacyano ferrat (III)

Tetra ammin platin (II) hexacloro platinat (IV)

dicloro bis(etylendiamin) cobalt(II)

bromoclorotetraammin cobalt(III) sulfat

bis(etylendiamin) palladi (II) tetracloro diammin cromat(III)

amoni tetracloro cadmat (II)

Natri etylendiaminetetraacetato Aluminat (III)

bis(etylendiamin) palladi (II) tetracloro diammin cromat(III)

5 SỰ PHÂN LY CỦA PHỨC CHẤT TRONG DUNG DỊCH

AgCl (R) + 2NH 3 ⇌ [Ag(NH 3 ) 2 ] + + Cl - Hằng số cân bằng của phản ứng:

K = [Ag(NH 3 ) 2 ] + [Cl - ]

[NH 3 ] 2

Hoà tan AgCl trong dung dịch NH 3 1M

Gọi độ tan của AgCl trong nước và trong dung dịch NH 3 lần lượt là S 1 và S 2

Ví dụ 2: Hãy so sánh độ tan của AgI trong nước và trong dung dịch NH 3 1M Biết: T AgI = 8,3.10 -17 và β = 1,0.10 8

AgI (R) ⇌ Ag + + I - T AgI = 8,3.10 -17

Ag + + 2NH 3 ⇌ [Ag(NH 3 ) 2 ] + β = 1,0.10 8 Cộng 2 vế PT:

AgI (R) + 2NH 3 ⇌ [Ag(NH 3 ) 2 ] + + I - Hằng số cân bằng của phản ứng:

= T AgI × β

K = [Ag(NH 3 ) 2 ] + [I - ]

[NH 3 ] 2

Hoà tan AgI trong dung dịch NH 3 1M

Gọi độ tan của AgI trong nước và trong dung dịch NH 3 lần lượt là S 1 và S 2

Ví dụ 3: Hãy so sánh độ tan của Zn(OH)2 trong nước

và trong dung dịch NH3

Biết: TZn(OH)2 = 4,1.10-6 và β = 5,0.108

6 d 2 sp 3 Bát diện [Co(NH 3 ) 6 ] 3+ , [Fe(CN) 6 ] 3- ,

+ Dạng lai hoá của ion trung tâm quyết định cấu

trúc hình học của phức chất

Kiểu lai hoá và cấu trúc không gian của phức chất

5

2-4 Vuông phẳng s, px, py, dx2-y2 dsp 2 [Ni(CN)4]

2-5 Tháp tam giác kép s, px, py, pz, dz2 sp 3 d [CuCl5]

3-5 Tháp hình vuông s, px, py, pz, dx2-y2 dsp 3 [Ni(CN)5]

3-6 Bát diện s, px, py, pz, dz2, dx2-y2 sp 3 d 2 [Co(NH3)6] 3+

6 Lăng trụ tam giác s, dxy, dxz, dyz, dz2, dx2-y2

Hoặc

s, px, py, pz, dxy, dxz

d 5 s Hoặc

d 2 sp 3

[ZrMe6]

3-Chương IX nvhoa102@gmail.com 49

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Cr(CO)6

[W(CH3)6]

Chương IX nvhoa102@gmail.com 51

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

[TaF8]

(sp 3 d 4 )

Chương IX nvhoa102@gmail.com 52

CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Lăng trụ tam giác tam chóp (sp3d5) Ba[ReH9 ]

- Tổng spin của phức chất được tính theo công thức:

n là số điện tử độc thân trong ion trung tâm của phức chất

1 2

S = n

Đơn vị của momen từ là Manheton Bo

- Momen từ của phức chất được tính theo công thức:

µ ≈ 𝒏(𝒏 + 𝟐)

3.1 Kiểu lai hoá sp:

Ví dụ: Xét sự hình thành và cấu trúc hình học của phức

[Ag(NH 3 ) 2 ] + Cấu hình e của Ag (Z = 47):

3.2 Kiểu lai hoá sp 3 :

3.3 Kiểu lai hoá dsp 2 :

SPT = 4  ion trung tâm sử dụng 4 AO hoá trị tham gia liên kết

Lai hoá dsp 2  vuông phẳng

3.4 Kiểu lai hoá d 2 sp 3 (lai hoá trong): phức spin thấp

Ví dụ 1: Momen từ thực nghiệm của phức [Co(NH 3 ) 6 ] 3+ bằng 0 Xét sự hình thành và cấu trúc hình học của nó

Co (Z = 27) : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 7 4s 2

 n = 0

 Ion trung tâm của phức chất không có electron độc thân

Điều này chứng tỏ có sự dồn điện tử ở các AO d của ion trung tâm khi tạo thành phức chất

4.5 Kiểu lai hoá sp 3 d 2 (lai hoá ngoài): phức spin cao

Ví dụ: Momen từ thực nghiệm của phức [PtCl 6 ] 2- bằng 4,95

 n = 4,04 (làm tròn bằng 4)

 Ion trung tâm của phức chất có 4 electron độc thân

Cấu hình electron của ion Pt 4+ tự do và của ion trung tâm Pt 4+ trong phức là như nhau

sp 3 d 2

II THUYẾT TRƯỜNG TINH THỂ

(CRYSTAL-FIELD THEORY)

Thuyết trường tinh thể áp dụng vào phức chất vô cơ

về thực chất là sự phát triển thuyết tĩnh điện của Kossel Ban đầu thuyết này được đưa ra để giải thích tương tác giữa các ion trong tinh thể nên mới có tên gọi là thuyết trường tinh thể

1

Sự tách mức năng lượng d trong trường phối tử của phức bát diện

dz2 dx2-y2

E

t 2g

Δ O dxy dyz dxz dz2 dx2-y2

dxy dyz dxz

e g

Ion M n+ tự do trường bát diện Ion M n+ trong

Sự tách mức năng lượng d trong trường phối tử của phức bát diện

Độ lớn của Δo phụ thuộc vào các yếu tố sau:

+ Điện tích hạt nhân M ( trong cùng nhóm)

+ Số OXH của M

Mn(II) < Ni(II) < Co(II) < Fe(III) < Cr(III) < Co(III) < Ru(III) <

Mo(III) < Rh(III) < Pd(II) < Ir(III) < Pt(IV)

+ Điện trường của phối tử:

I - <Br - <Cl - ~SCN - <F - <OH - <C 2 O 4 2- <H 2 O <NCS - <NH 3 <NO 2 <CN - ~CO

+ Số phối tử

+ Số phối trí

Ví dụ: Xét sự tách mức năng lượng của AO d của ion trung tâm trong trường bát diện của phức chất [Ti(H 2 O) 6 ] 3+

Ti (Z = 22) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 2 4s 2

Ti - 3e → Ti 3+ : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 1

32

- Cấu hình electron của phức [Ti(H 2 O) 6 ] 3+ là t2g 1

- Như vậy, giá trị LFSE của phức [Ti(H 2 O) 6 ] 3+ = 0,4Δo

Ví dụ: Xét sự tách mức năng lượng của AO d của ion trung tâm trong trường tứ diện của phức chất [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+

Cu (Z = 29) :1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1

Cu - 2e → Cu 2+ : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 9

- Cấu hình electron của phức [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ là e 4 t 2 5

- Giá trị LFSE của phức [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ là 0,18ΔO

36

Dãy quang phổ hoá học:

- Từ bước sóng của ánh sáng bị phức chất hấp thụ ta có thể xác định được năng lượng tách Δ của trường phối tử của một dãy phức có các phối tử khác nhau ứng với cùng một ion trung tâm

- Dựa vào Δ có thể xếp các phối tử vào một dãy phổ hoá học để so sánh mức độ tương tác của phối tử với ion trung tâm:

+ Phức có Δ lớn gọi là phức trường mạnh (trường lực tĩnh điện của các phối tử tương tác mạnh với ion trung tâm)

+ Phức có Δ bé gọi là phức trường yếu (trường lực tĩnh điện của các phối tử tương tác yếu với ion trung tâm)

- Phức trường yếu sẽ hấp thụ ánh sáng có bước sóng dài hơn phức trường mạnh

- Xét các phức bát diện có cùng ion trung tâm, ta có dãy phổ hoá học sau:

Δ tăng

I - Br - Cl - SCN - F - OH - H 2 O NH 3 en NO 2- CN - CO

Phức trường yếu Phức trường mạnh

Sự sắp xếp electron vào các obitan d trong phức chất

Các electron sẽ rải đều vào các obitan của mức thấp cho đến khi hết ô trống

Sau đó, các electron sẽ ghép đôi vào obitan ở mức thấp hay xếp lên các obitan ở mức cao, điều này phụ thuộc vào độ lớn của năng lượng tách Δ và năng lượng ghép đôi P:

+ Nếu Δ >P: electron ghép đôi vào mức thấp

+ Nếu Δ <P: electron sẽ xếp vào mức cao

Thuyết trường phối tử giải thích tính chất từ của phức chất

- Phức có electron độc thân  phức thuận từ

- Phức không có electron độc thân  phức nghịch từ

- Nếu Δ > P  phức spin thấp, phức trường mạnh

- Nếu Δ < P  phức spin cao, phức trường yếu, qui tắc Hund

[CoF6]