Các dạng bài tập trọng tâm về phức chất
1 Câu 1:: Anion NO 2 - 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, 0 A Góc, 0 Kim loại M N C N-O a N-O b O-N- O O-M- O [MA 2 (NO 2 ) 2 ] 21,68 31,04 17,74 1,21 1,29 122 180 Khoảng cách l trong anion NO 2 - tự do là 1,24 0 A , và góc liên kết là 115,4 0 . 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 NO 2 - và viết trạng thái lai hoá đối với nguyên tử nitơ. 2/ Hãy cho biết 4 cách khác nhau mà ion NO 2 - liên kết với ion trung tâm 3/ Hãy xác định phối tử A 4/ Chỉ ra cấu trúc của phức chất. GIAI 1/ NO 2 - có cấu tạo góc: Lai hoá : sp 2 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 2 M : N = 22 1 14 04,31 : 68,21 xA M A M = 19,56.(x+1) Khi x=2 thì A M =58,7 g/mol, M = Ni C : N = 667,0 14 04,31 : 12 74,17 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 (NH 2 -CH-CH-NH 2 ). Thành phần phức là [Ni(NH 2 -CH-CH-NH 2 ) 2 (NO 2 ) 2 ]. 4/ Câu 2: 1. Có hai đồng phân với công thức Ni(NH 3 ) 2 Cl 2 tạo thành khi cho [Ni(NH 3 ) 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(NH 3 ) 2 (C 2 O 4 ). 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 SO 3 2- là phối tử có thể tạo phối trí ở S hoặc O, nh-ng NO 3 - là phối tử chỉ tạo phối trí thông qua O. 3 giai 1. Đồng phân thứ nhất là đồng phân cis vì có thể tác dụng dễ dàngvới nhóm oxalat tạo thành phức vòng càng. Đồng phân trans không thể tạo phức vòng càng với nhóm oxalat. 2. SO 3 2- có các cặp electron tự do ở trên cả S lẫn O do đó có thể tạo liên kết từ S hoặc từ O. Trong khi NO 3 - 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 Co 3+ với F - và với NH 3 ng-ời ta nhận thấy chúng cùng có dạng bát diện song từ tính của chúng khác nhau, cụ thể phức K 3 [CoF 6 ] có momen từ bằng 4,89 B còn phức [Co(NH 3 ) 6 ]Cl 3 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) Gii 1. Co(27e) cấu hình electron: 3d 7 4s 2 Co 3+ có cấu hình electron: 3d 6 4s 0 4 Momen từ K 3 [CoF 6 ] 4,89 B số electron ch-a ghéo đôi là 4 Momen từ [Co(NH 3 ) 6 ]Cl 3 0 B số electron ch-a ghép đôi là 0 NH 3 thuộc phối tử tr-ờng mạnh, t-ơng tác mạnh với ion Co 3+ 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 d 2 sp 3 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 NH 3 tạo nên 6 liên kết phối trí. F - thuộc phối tử tr-ờng yếu, t-ơng tác yếu với ion Co 3+ , 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 sp 3 d 2 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. 5 Cõu 4. Momen từ của [Mn(CN) 6 ] 3- là 2,8 MB, của [MnBr 4 ] 2- là 5,9 MB. Hãy giải thích và dự đoán cấu trúc hình học của những ion phức này ? GII Chỉ cần từ công thức spin có thể tính đ-ợc[Mn(CN) 6 ] 3- có 2 electron độc thân và [MnBr 4 ] 2- có 5 electron độc thân (l-u ý Mn ở đây 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 3- 4s 4p 3d OO OO OO 4p OO OO OO d 2 sp 3 4s Mn 3+ Mn 2+ [MnBr 4 ] 2- 3d 4s 4p 3d OO 4p OO OO OO 4s sp 3 6 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 o A ), biết rằng năng l-ợng tách mức của phức [Co(CN) 6 ] 3 là 99,528kcal.mol 1 . Cho h = 6,62.10 34 J.s và c = 3.10 8 m.s 1 . Gii Khi electron bị kích thích sẽ chuyển từ E t lên E c và xảy ra sự hấp thụ ánh sáng: = 99,528kcal/mol O Theo thuyết l-ợng tử của Planck ta có: O O c hc E h h O = 99,528kcal/mol = 99,528.4,18 = 416,027kj/mol. Đối với 1 nguyên tử: 22 O 23 416,027 416,027 6,91.10 6,02.10N kj/nguyên tử 34 8 7 10 22 3 6,62.10 .3.10 2,874.10 2874.10 6,91.10 .10 mm hay o 2874A > Phc hp th ỏnh sỏng mu gi? V Phc cú mu gỡ? Câu 6. Cho biết: Năng l-ợng tách O (kj/mol) [CoF 6 ] 3 phức bát diện 156 chất thuận từ [Co(NH 3 ) 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 Z Co = 27, năng l-ợng ghép đôi electron P = 210kj/mol. GII 7 Theo thuyết VB, cấu hình electron của Co 3+ : d 6 . - Với phức chất [CoF 6 ] 3 thuận từ. Do t-ơng tác giữa Co 3+ và F yếu nên cấu hình của Co 3+ vẫn giữ nguyên nh- cũ: Cr 2+ 3d 4s 4d 4p F F F F F F Lai hoá ngoài sp 3 d 2 - Với phức chất [Co(NH 3 ) 6 ] 3+ nghịch từ. Do t-ơng tác giữa Co 3+ và NH 3 mạnh nên cấu hình electron của Co 3+ bị dồn lại: Cr 2+ 3d 4s 4d 4p NH 3 NH 3 NH 3 NH 3 NH 3 NH 3 Lai hoá trong d 2 sp 3 Theo thuyết tr-ờng tinh thể: - Với phức chất [CoF 6 ] 3 : P > O nên cấu hình electron của phức 42 2gg te , phức spin cao và thuận từ. - Với phức [Co(NH 3 ) 6 ] 3+ do P < O các electron đ-ợc chuyển về mức năng l-ợng thấp có cấu hình electron 6 2g t . Đó là phức spin thấp và nghịch từ. 8 Câu 7. Xác định bậc oxi hoá của cobalt và giá trị của x, y trong các phức sau [Co(NH 3 ) 6 ]Cl x và [Co(NH 3 ) 6 ]Cl y (x khác y) biết rằng chất đầu là thuận từ, còn chất thứ hai là nghịch từ. Biết Z Co = 27. GII Trong phức với NH 3 , cobalt th-ờng thể hiện số oxi hoá +3 và +2. Co 3+ : d 6 Co 2+ : d 7 Qua cấu hình trên ta thấy trong phức bát diện Co 3+ có thể thuận từ hay nghịch từ, còn Co 2+ luôn luôn là thuận từ. Vì chất thứ hai [Co(NH 3 ) 6 ]Cl y là chất nghịch từ nên nó phải là phức của Co 3+ y = 3. Vì x khác y hợp chất thứ nhất [Co(NH 3 ) 6 ]Cl 2 x = 2. . tách O (kj/mol) [CoF 6 ] 3 phức bát diện 156 chất thuận từ [Co(NH 3 ) 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. d 2 sp 3 Theo thuyết tr-ờng tinh thể: - Với phức chất [CoF 6 ] 3 : P > O nên cấu hình electron của phức 42 2gg te , phức spin cao và thuận từ. - Với phức [Co(NH 3 ) 6 ] 3+ do P < O các. Với phức chất [CoF 6 ] 3 thuận từ. Do t-ơng tác giữa Co 3+ và F yếu nên cấu hình của Co 3+ vẫn giữ nguyên nh- cũ: Cr 2+ 3d 4s 4d 4p F F F F F F Lai hoá ngoài sp 3 d 2 - Với phức chất