Hóa họcPhức chất lịch sử phát triển của hóa học phức chất

tài liệu nghiên cứu về lịch sử phát triển của phức chất , các ứng dụng của phức chất trong đời sống nghiên cứu lịch sử phát triển của phức chất. tài liệu giúp ích cho giáo viên và học sinh trong học tập và nghiên cứu.

*Tìm hiểu về lịch sử phức chất

*Lịch sử phát triển hoá học hợp chất phức

Trở lại lịch sử phát triển của hoá học phức chất :

Những phức chất được biết đến và nghiên cứu đầu tiên chính là phức chất của kim loại chuyển tiếp.Có lẽ xanh Beclin có thành phần KCN.Fe(CN)2.Fe(CN)3 do

Diesbat người Đức điều chế vào đầu thế kỉ XVIII để làm bột màu là phức chất được biết và sử dụng đầu tiên

Phức chất thứ hai được biết bởi Taxae người Pháp vào năm 1789 là hợp chất màu nâu – đỏ tạo nên khi cho amoniac kết hợp với quặng của kim loại Coban

Con người đã biết và sử dụng phức chất từ rất lâu như các loại thuốc nhuộm tự nhiên, đá quý, thậm chí ngay cả khi những phức chất nhân tạo đầu tiên ra đời

từ thế kỉ 18 thì đến gần một thế kỉ sau, sự hiểu biết của khoa học về phức chất vẫn chưa thể giải thích được thỏa đáng sự tạo thành các phức amoniacat đó

Thuyết mạch

Năm 1884 Christian Wilhelm Blomstrand (ảnh trái) và Jorgensen (ảnh phải) đưa ra thuyết mạch về các amonicat của Coban, các ông cho rằng NH4Cl với cấu tạo

H-NH3-Cl, nhóm -NH3- có hóa trị 2 bên

THUYẾT PHỐI TRÍ-1892

A Werner (1866-1919)

1.Có thể có Hóa trị chính và Hóa trị phụ trong nguyên tố

• Hóa trị chính tương ứng với khái niệm số oxi hóa.

• Hóa trị phụ tương ứng khái niệm số phối trí.

2.Nguyên tử tạo phức có xu hướng bão hòa các hóa trị chính và hóa trị phụ Hóa

trị chính chỉ được bão hòa bằng anion, còn hóa trị phụ được bão hòa bằng anion

và phân tử trung hòa.

3.Hóa trị phụ có phương xác định trong không gian.

Các nguyên tố hoá học riêng biệt kết hợp với nhau thì tạo thành các hợp chất đơn giản, hay các hợp chất bậc nhất,

VD: Na2O, CuO, NaCl, CuCl2,

Những hợp chất đơn giản lại có thể kết hợp với nhau tạo thành hợp chất bậc cao, hay hợp chất phân tử gọi là phức chất

VD:K2HgI4 (HgI2.2KI);

Ag(NH3)2Cl (AgCl.2NH3);

K4Fe(CN)6 [Fe(CN)2 4KCN]

Khái niệm phức chất

Theo A Werner, tác giả của thuyết phối trí thì phức chất là hợp chất phân tử nào bền trong dung dịch nước, không phân huỷ hoặc chỉ phân huỷ rất ít ra các hợp phần tạo thành hợp chất đó

A. Grinbe: Phức chất là những hợp chất phân tử xác định, khi kết hợp các hợp phần của chúng lại

thì tạo thành các ion phức tạp tích điện dương hay âm, có khả năng tồn tại ở dạng tinh thể cũng như ở trong dung dịch Trong trường hợp riêng, điện tích của ion phức tạp đó có thể bằng không

Theo K B Iaximirxki thì “phức chất là những hợp chất tạo được các nhóm riêng biệt từ các nguyên

tử, ion hoặc phân tử với những đặc trưng:

a) có mặt sự phối trí

b) không phân ly hoàn toàn trong dung dịch (hoặc trong chân không),

c) có thành phần phức tạp (số phối trí và số hoá trị không trùng nhau)”

KHÁI NIỆM

Hợp chất phối trí (phức chất) là hợp chất hóa

học mà phân tử của nó

chứa ion phức

I, Cấu tạo của phức chất:

Công thức chung của phức chất : [MAa]

M: Ion trung tâm

A: phối tử

a : số phối trí

[Ag(NH3)2]SO4

Cầu nội Cầu ngoại

Ion trung tâm phối tử số phối trí

1 Ion trung tâm và phối tử

-ion trung tâm (“nhân” phối trí) là cation kim loại hoặc oxocation kiểu UO22+, TiO2+

-phối tử (ligand) có thể là các ion hoặc phân tử vô

cơ, hữu cơ hay cơ nguyên tố

-M là axit Lewis vì các obitan hoá trị đang còn trống

có thể nhận các cặp e của các phân tử hay ion khác -Phối tử bazo Lewis có các cặp e tự do

VD: Cl- ,CN - …

[CoCl(NO2)(NH3)4] +

2.Cầu nội ,cầu ngoại

Dấu ngoặc vuông được dùng để chỉ các

nguyên tử liên kết với nhau bằng liên kết

cộng hoá trị,các nguyên tử đó được gọi là

cầu phối trí ,cầu nội hay ion phức

Nếu cầu nội mang điện thì cần kết hợp các

ion trái dấu để trung hoà điện, Các ion đó

được gọi là cầu ngoại

Vuông phẳng

Tứ diện

Bát diện

[Ag(NH3)2]+;[CuCl2] –

[Ni(CN)4]2-; [Pt(NH3)4]2+ ;[PbCl4]2-

[Cu(NH3)4]2+ ; [Zn(NH3)4]2+

[Cr(H2O)6]3+

[Co(En)3]3+

Số phối trí (SPT) của M là số liên kết mà ion trung M tạo được với các phối tử tâm

3 Số phối trí

Số phối trí biến đổi phụ thuộc vào bản chất của phối

tử, nồng độ, nhiệt độ, cầu ngoại Cu2+, Ni2+, Zn2+ có

số phối trí biến đổi Co3+, Cr3+, Rh3+, Ir3+, Pt4+, Ir4+ có số phối trí 6 không đổi

 Nhiều nguyên tử và ion, nhất là các kim loại chuyển tiếp, có nhiều orbital trống do đó có

thể nhận các cặp điện tử

 Dung lượng phối trí của phối tử là số liên kết σ của 1 phối tử liên kết với nhân trung tâm.

 Phối tử có dung lượng phối trí bằng 1 gọi là phối tử đơn càng như NH3, OH -, Cl-, NO 2 -, CN-

 Phối tử có dung lượng phối trí lớn hơn 1 gọi là phối tử đa càng như H2N-CH2-CH2-NH2, C2O4 2-.

 Phối tử đa càng liên kết với nhân trung tâm tạo thành vòng 5 hoặc vòng 6 gọi là phức chất

vòng càng

Dung lượng phối trí của phối tử

[Co(C2O4)3]

3-Triclo triamin Coban (III)

II Tên gọi của phức chất:

THUYẾT LIÊN KẾT HÓA TRỊ

Valence Bond Theory

 Liên kết của ion trung tâm với các phối tử là liên

kết cho nhận

 Ion trung tâm có sự lai hóa

 Các AO trống của ion trung tâm nhận các cặp e

chưa phân chia của các phối tử

 Phối tử là chất cho ,nhân trung tâm là chất nhận

1927 thuyết axit-bazo của Liuyt

 N Sidgwick, 1873-1952, UK, vận dụng cho phức chất

BF k + NH = F B ¬ NH r

d2sp3 – sự lai hóa trong

sp3d2 – sự lai hóa ngoài

6

2

3 6

[ ( ) ] [ ]

[ ( ) ]

Fe H O FeF

Ni NH

+

−

+

ƯU ĐIỂM VÀ HẠN CHẾ THUYẾT LIÊN KẾT HÓA TRỊ

Ưu điểm:

- Mô tả đơn giản và cụ thể các liên kết σ trong phức chất

- Giải thích được từ tính của phức chất

Hạn chế:

- Không giải thích được màu sắc của phức chất

THUYẾT TRƯỜNG TINH THỂ

Do hai nhà vật lí Betơ và Vlec đề ra năm 1933 để giải thích tính chất của

các dang tinh thể.Mãi đến năm 50 của thế kỉ này mới được áp dụng vào

phức chất của kim loại chuyển tiếp

1. Phức chất tồn tại và bền do tương tác tĩnh điện giữa nhân trung tâm và các phối tử

2. Phối tử là điện tích điểm không có cấu trúc

3. Nhân trung tâm có các AO-d hóa trị đồng năng lượng sẽ bị phân tách thành các mức

khác nhau do tác dụng của trường tạo bởi các phối tử

4. Phức chất có đối xứng xác định và được mô tả bằng các định luật của cơ học lượng tử

Xét trường phối tử trong phức bát diện AL6 x+

A

Sự tách các orbital hóa trị d của nhân trung tâm bởi trường các

Δ-thông số tách

Năng lượng bền hóa bởi trường tinh thể (LB)

 sự giảm năng lượng của các e điền vào orbital d có năng lượng thấp so với năng lượng trung bình của orbital trong trường tinh thể

 δs càng lớn thì phức chất càng bền.

 δs chỉ đóng góp vào năng lượng liên kết chứ không phải là năng lượng liên kết trong ion phức

HIỆU ỨNG JAHN-TELLER

1937

Trạng thái e suy biến của 1 phân tử

không thẳng hàng là không bền, phân tử sẽ biến dạng hình học để giảm tính đối xứng và độ suy biến

e

e

J T m

Màu của ion phức và hợp chất phối trí

Sự hấp thụ ánh sáng và nguyên nhân tạo màu sắc

vàng

Quan hệ giữa chất hấp thụ

và màu quan sát

Ảnh hưởng của phối tử lên màu của hợp chất phối trí

ƯU ĐIỂM VÀ HẠN CHẾ THUYẾT TRƯỜNG TINH THỂ

Ưu điểm:

- Là mô hình đơn giản và dễ hiểu

- Giải thích được nhiều tính chất phù hợp với thực nghiệm: tính có màu, từ tính

Hạn chế:

- Coi phối tử là điện tích điểm không có cấu trúc: phân tử trung hòa H2O, NH3 tạo

trường mạnh hơn anion OH-, Cl-, F-; H2O có cực mạnh hơn NH3 nhưng tạo trường yếu hơn; CN- bán kính nhỏ hơn F- nhưng tạo trường mạnh hơn nhiều

- Không giải thích được phổ chuyển dịch điện tích, không đề cập đến liên kết Pi trong

phức với CO, anken, ankin, xiclopentadien

HẰNG SỐ ĐIỆN LI VÀ HẰNG SỐ BỀN CỦA ION PHỨC

1. Trong nước, phân tử phức chất phân li thành ion cầu ngoại và

ion cầu nội

2. Sau đó ion phức điện li yếu từng nấc ra các phối tử

3. Đại lượng đặc trưng cho sự điện li của ion phức gọi là:

Ứng dụng

của phức

chất

Xin chân thành cảm ơn