Phản ứng tạo phức I- Phức chất Phức chất tạo thành từ ion kim loại kết hợp với ion phân tử khác Chúng có khả tồn dung dịch, đồng thời có khả phân li thành cấu tử tạo thành phức Về thành phần cấu tạo, phân tử phức chất bao gåm phÇn: 1- CÇu néi : gåm cã chÊt tạo phức phối tử Số phối tử cầu nội gọi số phối trí phức chất Cầu nội viết dấu móc vuông a) Chất tạo phức ion hay nguyên tử gọi nguyên tử trung tâm - Cầu nội phøc chÊt cã thĨ lµ cation VD: [Al(H2O)6]Cl3; [Zn(NH3)4]Cl2; … - Cầu nội phức chất anion: VD: H2[SiF6] ; K2[Zn(OH)4] ; … - CÇu néi cđa phức chất phân tử trung hoà điện, không phân li dung dịch VD: [Co(NH3)3Cl3], [Ni(CO)4] b) Phèi tư - Phèi tư cã thĨ lµ anion: F-, Cl-, I-, OH-, CN-, SCN-, NO2-, S2O32-, EDTA, … - Phối tử phân tử: H2O, NH3, CO, NO, piriđin, etylenđiamin, Dựa vào số phối trí mà phối tử tạo thành xung quanh nguyên tử trung tâm mà chia phối tử thµnh phèi tư mét cµng vµ phèi tư nhiỊu cµng + Phối tử tạo liên kết phối trí với nguyên tử trung tâm VD: H2O, NH3, … + Phèi tư hai cµng, ba cµng,… phối tử tạo hai, ba, liên kết phối trí với nguyên tử trung tâm VD: H2N-CH2-CH2-NH2 phèi tư cµng 2+ H H H2C – N-H H-N – CH2 Cu H2C – N-H H-N CH2 H H 2- Cầu ngoại phần ion đối nằm liên kết với cầu nội 3-Độ bền phức phụ thuộc vào chất nguyên tử trung tâm phối tử VD: Các phức chất ion kim loại với halogenua có độ bền tăng dần từ Cl- đến ICác phức chất ion kim loại hoá trị cao thường bền phức chất tương ứng ion có số oxi hoá thấp VD:Phøc cđa Fe(III) bỊn h¬n nhiỊu so víi phøc chÊt Fe(II) - Độ bền phức chất thay đổi theo chất dung môi VD: Phức [Co(SCN)4]2- ë níc kÐm bỊn nhng dung m«i níc + axeton rượu iso amilic lại bền - Tính chất dung dịch chứa cation kim loại bị thay đổi có mặt chất tạo phức tạo thành phức chất bền: VD: Dung dịch muối Fe3+ có môi trường axit tạo phức hiđroxo với nước Fe3+ + 2HOH FeOH2+ + H3O+ Khi thêm NaF vào thì: Fe3+ + 3F- FeF3 phức bền Làm cân tạo phức hiđroxo chuyển dịch theo chiều nghịch độ axit giảm 4- Tên gọi phức chất ThuVienDeThi.com Gồm tên cầu nội cầu ngoại a) Tên gäi cđa cÇu néi gåm cã: sè phèi tư + tên phối tử anion+số phối tử tên phối tử phân tử trung hoà, tên nguyên tử trung tâm hoá trị * Số phối tử: - để số phối tử nguời ta dùng tiếp đầu ngữ: đi, tri, - để số phối tử nhiều người ta thường dùng tiếp đầu ngữ: bis, tris, tetrakis, pentakis, * Tên phối tư: - NÕu phèi tư lµ anion, ngêi ta lÊy tên anion thêm đuôi o ; F- : Floro Cl-: cloro Br-: Bromo I: Io®o 22NO2 : nitro SO3 : sunfito S2O3 : tiosunfato C2O42-:oxalato CO32-: cacbonato OH-: hiđroxo CN-: xiano SCN-: tioxianato - Nếu phối tử phân tử trung hoà, người ta lấy tên phân tư ®ã: C2H4: etilen C5H5N: pyri®in CH3NH2: metylamin H2N-CH2CH2-NH2: etylen®iamin C6H6: benzen - Một số phối tử trung hoà đặt tên riêng: H2O: aqua NH3: ammin CO: cacbonyl NO: nitrozyl * Tên nguyên tử trung tâm hoá trị: - Nếu nguyên tử trung tâm cation phức, người ta lấy tên nguyên tử kèm theo số La Mà viết dấu ngoặc đơn để hoá trị hay số oxi hoá cần - Nếu nguyên tử trung tâm anion phức, ta lấy tên nguyên tử kèm theo đuôi at kèm theo số La Mà viết dấu ngoặc đơn để hoá trị hay số oxi hoá, phức chất axit thay đuôi at đuôi ic VD: [Co(NH3)6]Cl3 : hexaammincoban(III) clorua [Cr(NH3)6]Cl3: hexaammincrom(III) clorua [Co(H2O)5Cl]Cl2: cloropentaaquacoban(III)clorua [Cu(H2N-CH2-CH2-NH2)2]SO4: bisetylen®iamin ®ång(II) sunfat Na2[Zn(OH)4]: natri tetrahi®roxozincat K4[Fe(CN)6] : kali hexaxianoferat(II) K3[Fe(CN)6] : kali hexaxianoferat(III) H2[SiF6]: axit hexaflorosilicic II- H»ng số bền số không bền phức chất Trong dung dịch, phức chất có cân thuận nghịch: phân li tạo thành phức chất MnLm nM + mL Hằng số cân trình phân li phức gọi số không bền (K) phức, cân thì: M n Lm K= M n Lm H»ng sè c©n b»ng trình tạo phức chất gọi số bền () phức, cân thì: M n Lm = M n Lm VËy số bền nghịch đảo số kh«ng bỊn K VD: [Cd(NH3)4]2+ Cd2+ + NH3 ThuVienDeThi.com -1 = K = 2,5.10-7 H»ng sè kh«ng bền nhỏ số bền lớn tức phức bền hay phức phân li Cũng giống đa axit, đa bazơ, phức có nhiều phối tử trình hình thành hay phân li phức xảy nấc VD: Phức [Zn(NH3)4]2+ xảy cân sau: Zn2+ + NH3 [Zn(NH3)]2+ k1= 102,18 = [Zn(NH3)]2+ + NH3 [Zn(NH3)2]2+ k = 101,25 2+ 2+ [Zn(NH3)2 ] + NH3 [Zn(NH3)3] k = 102,31 [Zn(NH3)3]2+ + NH3 [Zn(NH3)4]2+ k = 101,96 §Ĩ tiƯn cho tÝnh to¸n, thêng dïng h»ng sè bỊn tổng cộng nhiều cân Zn2+ + 2NH3 [Zn(NH3)2]2+ 2 = k1.k2 2+ 2+ Zn + 3NH3 [Zn(NH3)3] 3 = k1.k2.k3 2+ 2+ Zn + 4NH3 [Zn(NH3)4] 4 = k1 k2 k3 k4 = 107,7 III- Tính nồng độ cân cấu tử dung dịch phức chất Để tính nồng độ cân cấu tử dung dịch phức chất ta dựa vào giá trị số bền không bền phức nồng độ ban đầu ion trung tâm phối tử VD1: Tính nồng độ cân cấu tử dung dịch phức [Ag(CN)2]- có nồng độ 0,1 M Biết số bền tổng cộng phức 1021 Giải: Trong dung dịch có cân tổng cộng: Ag(CN)2- Ag+ + 2CNNồng độ ban đầu ( C: mol/l) 0,1 0 Nồng độ cân ([ ]) 0,1-x x 2x Ta cã: 2 = Ag (CN ) Ag CN = 0,1 x = 1021 4x3 (*) V× h»ng sè bỊn phức lớn nên lượng Ag(CN)2- bị phân li rÊt Ýt Gi¶ sư x C Ag Giả thiết phøc Ag(NH3)2+ chiÕm u thÕ Ag+ + 2NH3 Ag(NH3)2+ = k1.k2 = 107,24 -3 10 -3 x 1-2.10 + 2x 10-3- x Ban đầu [ ] Ta cã: = Gi¶ sư x C SCN , coi tạo phức x¶y ë nÊc ThuVienDeThi.com C [] Fe3+ + 9,7.10-2 ( 9,7.10-2-2,9.10-4+ y) SCN 2,9.10-4 y FeSCN = 103,03 2,9.10 y = (0,0967 y ) y Fe SCN = 103,03 4 2 3 FeSCN2+ 2,9.10-4 – y = 103,03 Gi¶ sư y 7.10-6 (M) Vậy ta nhìn thấy rõ ràng màu đỏ phức chất III- Các yếu tố ảnh hưởng đến tạo thành phức chất Những yếu tố làm thay đổi nồng độ ion trung tâm phối tử ( pH dung dịch, có mặt chất tạo phức phụ, chất không tan, ) ảnh hưởng đến độ bền phức Để phản ánh ảnh hưởng yếu tố phụ tới cân tạo phức, người ta sử dụng số bền điều kiƯn ( biĨu kiÕn ) cđa phøc ¶nh hëng cđa pH tíi ®é bỊn cđa phøc VD1: TÝnh nång độ cân cấu tử dung dịch ban đầu chứa Mg2+ 10-2 M EDTA 2.10-2 M môi trường có pH là: 3; 7; 11 BiÕt: MgY = 108,7; MgOH = 102,58 vµ H4Y cã pK1 = 2,0; pK2 = 2,67; pK3 = 6,27; pK4 = 10,95 Giải: Cân tạo phức: Mg2+ + Y4- MgY2Ngoài phản ứng tạo phức, dung dịch xảy phản ứng phụ sau: * Phản ứng ion Mg2+ với ion OHMg2+ + OH- MgOH+ MgOH+ = 102,58 4+ * Phản ứng ion Y với ion H Y4- + H+ HY3K4-1 = 1010,95 HY3- + H+ H2Y2K3-1 = 106,27 2+ 3H2Y + H H3Y K2-1 = 102,67 H3Y3- + H+ H4Y K1-1 = 102 * Phản ứng phân li nước: H2O H+ + OHKw = 10-14 –> bá qua c©n b»ng cđa níc Gọi [Mg2+]' nồng độ tất dạng tồn ion Mg2+ không nằm phức chất Khi ®ã: [Mg2+]' = [Mg2+] + [MgOH+] = [Mg2+] + MgOH+.[Mg2+].[OH-] = [Mg2+] ( 1+ MgOH+.[OH-]) = [Mg2+] Mg-1 4Gọi [Y ]' nồng độ tất dạng tồn ion Y4- không nằm phức chÊt Khi ®ã: [Y4-]' = [Y4-] + [HY3-] + [H2Y2-] + [H3Y-] + [H4Y] = [Y4-] + K4-1 [Y4-].[H+] + K4-1.K3-1 [Y4-].[H+]2+ K4-1.K3-1.K2-1 [Y4-].[H+]3 + K4-1.K3-1.K2-1 K1-1.[Y4-].[H+]4 = [Y4-] (1+ K4-1.[H+] + K4-1.K3-1.[H+]2 + K4-1.K3-1.K2-1.[H+]3+ K4-1.K3-1.K2-1 K1-1.[H+]4 ) = [Y4-] Y-1 Gọi ' số cân điều kiện th×: ' = [MgY2-]/([Mg2+]' [Y4-]') =[MgY2-]/( [Mg2+] [Y4-] Mg-1.Y-1 ) = Mg.Y Theo định luật tác dụng khối lượng ThuVienDeThi.com Nồng độ Mg2+ bảo toàn: [Mg2+]' + [MgY2-] = 10-2 (M) [MgY2-] = 10-2- [Mg2+]' Nồng độ Y4- bảo toàn: [Y4-]' + [MgY2-] = 2.10-2 (M) [Y4-]' = 2.10-2 – [MgY2-] = 2.10-2 – 10-2 +[Mg2+] = 10-2 + [Mg2+] VËy ' = [MgY2-]/ ( [Mg2+]'.[Y4-]' ) = Mg Y a) Trong trêng hỵp pH = [H+] = 10-5M, [OH-] = 10-9M Mg 1; Y = 10-7,24 ' = 108,7 10-7,24 = 101,46 [Mg2+]' = 6,74.10-3 M = 10-2,17M = [Mg2+] [MgY2-] = 10-2,49M [Y4-]'= 10-1,776M [Y4-] = 10-1,776 10-7,24 = 10-9,016 (M) [HY3-] = 1010,95.10 -9,016.10-5 = 10-3,066 (M) [H2Y2-] = 10-1,796 (M) [H3Y-] = 10-4,036 (M) [H4Y] = 10-7,126 (M) b) Trêng hỵp pH = Mg = 1; Y = 10-4,024 ' = 108,7 10-4,024 = 104,676 Coi [Mg2+]'