CHUYÊN đề PHỨC CHẤT (5)

CHUY£N §Ò PHøC CHÊT Ph©n lo¹i phøc chÊt I. Kh¸i niÖm phøc chÊt N¨m 1967, nhµ b¸c häc ngêi Nga Iaximir¬ski ®a ra ®Þnh nghÜa vÒ phøc chÊt nh sau: Phøc chÊt lµ hîp chÊt t¹o ®îc çc nhãm riªng biÖt tõ çc nguyªn tö, ion hoÆc ph©n tö víi nh÷ng ®Æc trng sau: - Cã mÆt sù phèi trÝ. - Kh«ng ph©n ly hoµn toµn trong dung dÞch. - Cã thµnh phÇn phøc t¹p. Trong ®ã ®Æc trng thø nhÊt lµ quan träng h¬n c¶. Trong ph©n tö phøc chÊt thêng gåm hai phÇn: ion phøc hay cßn gäi lµ cÇu néi vµ çc ion tr¸i dÊu víi ion phøc gäi lµ cÇu ngo¹i. CÇu néi ®îc t¹o thµnh bëi nguyªn tö hoÆc ion kim lo¹i, gäi lµ ion trung t©m liªn kÕt trùc tiÕp víi çc ph©n tö trung hßa trung hßa hoÆc ion bao xung quanh nã. Çc ion hoÆc ph©n tö trung hßa nµy gäi lµ phèi tö, sè phèi tö bao quanh ion trung t©m gäi lµ sè phèi trÝ. VÝ dô: K3[Fe(CN)6] th× Fe(CN)63- lµ cÇu néi, K+ lµ cÇu ngo¹i, CN- lµ phèi tö vµ sè phèi trÝ lµ 6. II. Ph©n lo¹i phøc chÊt Dùa vµo ®iÖn tÝch cña ion phøc, ngêi ta chia phøc chÊt thµnh 3 lo¹i: 1. Phøc chÊt cation: Çc phøc chÊt cation thêng ®îc t¹o thµnh khi çc ph©n tö trung hßa phèi trÝ xung quanh cation. VD: [Zn(NH3)4]Cl2; [Cr(H2O)6]Cl3; NH4+; [FH2]+; H3O+; ClH2… 2. Phøc chÊt anion: Çc phøc chÊt anion thêng ®îc t¹o thµnh khi çc anion phèi trÝ xung quanh cation. VD: K2[BeF4]; Na3[AlF6]; K4[Fe(CN)6]; K3[Fe(CN)6]… 3. Phøc chÊt trung hßa: Çc phøc chÊt nµy ®îc t¹o thµnh khi çc phèi tö trung hßa vµ çc phèi tö tÝch ®iÖn ©m phèi trÝ xung cation. ë çc phøc chÊt trung hßa kh«ng cã cÇu ngo¹i. VD: [Co(NH3)3Cl3; [Pt(NH3)4Cl2]; [Fe(NO)]SO4… Gi¶i thÝch liªn kÕt trong phøc (thuyÕt phèi trÝ cña Vecne) I. ThuyÕt phèi trÝ N¨m 1893 Vecne (26 tuæi) ®· ®a ra thuyÕt phèi trÝ. Cã 3 luËn ®iÓm. 1. §a sè çc nguyªn tè ®Òu thÓ hiÖn 2 kiÓu hãa trÞ: hãa trÞ chÝnh vµ hãa trÞ phô: - Hãa trÞ chÝnh: ― - Hãa trÞ phô: …. 2. Mçi nguyªn tö çc nguyªn tè ®Òu muèn b·o hßa c¶ hai lo¹i hãa trÞ ®ã. 3. Hãa trÞ chÝnh vµ hãa trÞ phô ®Òu híng ®Õn nh÷ng vÞ trÝ cè ®Þnh trong kh«ng gian. VD: H3N CoCl3.6NH3 H3N H3N NH3 Co NH3 Cl3 + NH3 3Ag+ 3AgCl H3N CoCl3.5NH3 CoCl3.4NH3 CoCl3.3NH3 H3N Cl H3N NH3 H3N Cl H3N Co Cl H3N NH3 H3N Cl H3N H3N 2Ag+ 2AgCl + Ag+ AgCl + Ag+ Kh«ng cã kÕt tña NH3 Cl2 + Co Co Cl Cl Cl II. Mét sè kh¸i niÖm trªn c¬ së thuyÕt Vecne 1. Ion trung t©m Çc nhãm cã trong thµnh phÇn phøc chÊt s¾p xÕp mét çc x¸c ®Þnh xung quanh ion trung t©m hay nguyªn tö t¹o phøc, nguyªn tö hay ion ®ã ®îc gäi lµ ion trung t©m (nguyªn tö trung t©m). VD: [Fe(CN)6]4- Fe2+ ion trung t©m Fe(CO)5 Feo nguyªn tö trung t©m 2. Phèi tö (Ligan) (nhãm thÕ) Nhãm ph©n tö hay ion s¾p xÕp mét çch x¸c ®Þnh xung quanh ion trung t©m th× ®îc gäi lµ phèi tö. [Co(NH3)6]3+ NH3 phèi tö 3. CÇu néi: Ion trung t©m vµ çc phèi tö t¹o nªn cÇu néi, tæng ®iÖn tÝch çc thµnh phÇn cña cÇu néi lµ ®iÖn tÝch cña phøc. CÇu néi cña phøc ®îc ®Æt trong dÊu [ ]n± 4. CÇu ngo¹i: Çc ion mang ®iÖn tÝch trung hßa ®iÖn tÝch cña cÇu néi ®îc gäi lµ cÇu ngo¹i. K4[Fe(CN)6] VD: CÇu ngo¹i CÇu néi phèi tö ion trung t©m Hãa trÞ chÝnh: cÇu ngo¹i (cÇu néi) Hãa trÞ phô: cÇu néi. Trong cÇu néi chØ cã mét lo¹i phèi tö th× çc hãa trÞ chÝnh vµ hãa trÞ phô t¬ng ®¬ng. 5. Sù phèi trÝ vµ sè phèi trÝ - Vecne gäi sù hót çc nguyªn tö hay ion trung t©m vÒ phÝa m×nh lµ sù phèi trÝ. - Sè nhãm nguyªn tö hay ion liªn kÕt víi ion trung t©m trong cÇu néi ®îc gäi lµ sè phèi trÝ. - Thùc nghiÖm cho ta biÕt ®îc sè phèi trÝ ®Æc trng cña mét sè ion trung t©m: Sè phèi trÝ 6: Cr3+; Co3+; Fe2+; Fe3+; Ir3+, Pt4+ Sè phèi trÝ 4: C4+, B3+, Be2+, V3+, Pt2+, Au3+ 6. Dung lîng phèi trÝ - Dung lîng phèi trÝ cña mét sè phèi tö lµ sè phèi trÝ mµ nã chiÕm ®îc bªn c¹nh ion trung t©m. - Dung lîng phèi trÝ b»ng 1: F-, Cl-, I-, NH3, piridin, H2O, ROH, amin - Dung lîng phèi trÝ b»ng 2, gäi lµ ®a phèi trÝ (phèi tö ®a r¨ng): Etylen®iamin H2N-CH2-CH2-NH2 2Anion oxalat C2O4 (COO-)2 §imetylglioxim §ietylentriamin H3C C C CH3 NOH NOH CH2 CH2 NH NH2 (kÝ hiÖu: En) Me CH2 CH2 NH2 III. Çch gäi tªn cña phøc 1. Theo Vecne a. Phøc cation - Gäi tªn çc gèc axit b»ng çch thªm o vµo ®u«i - Gäi tªn ph©n tö trung hßa: gäi tªn th«ng thêng VD: NH3 ammin, H2O aqu¬… - Sè hy l¹p chØ sè phèi tö: ®i, tri, tetra, penta… §èi víi çc phèi tö phøc t¹p: 2 – bis; 3 – tris; 4 – tetrakis… - Nguyªn tö (ion) trung t©m: ®îc gäi b»ng tiÕng la tinh - §Ó chØ møc ®é oxi hãa cña ion trung t©m: 1- thªm a 2 – thªm o 3 – thªm i 4 – thªm e - Tªn cÇu ngo¹i: [Ag(NH3)2]NO3 §iamminagenta nitrat [Fe(H2O)4Cl2]Cl §iclotetraaqu¬ clorua [Co(NH3)4Cl2]Cl §iclotetraamincobanti clorua [PtEn2Cl2](NO3)2 §iclobis-etylen®iamminplatine nitrat Tæng qu¸t: Gèc axit – phèi tö trung hßa – ion trung t©m – cÇu ngo¹i Hy l¹p a-o-i-e Bis b. Phøc anion TÊt c¶ ®Òu gièng nh tªn gäi phøc anion, chhØ kh¸c khi gäi tªn ion trung t©m vµ sè oxi hãa cña nã th× thªm at vµo sau cïng. Na[Au(CN)2] Natri ®ixianoauraat K4[Fe(CN)6] Kali hecxaxianoferoat K3[Fe(CN)6] Kali hecxaxianoferiat K2[PtCl6] Kali hecxacloro platineat K[Co(DH)2Cl] Kali ®icloro-bis-®imetylglioximato cobantiat c. Phøc trung hßa VÉn tu©n theo quy luËt trªn. Ion trung t©m ®îc gäi tªn th«ng thêng. [Pt(NH3)2Cl2] §icloro®iammin platin 2. Danh ph¸p quèc tÕ a. Çc nhãm ©m ®iÖn: thªm o Phèi tö trung hßa gäi ®óng tªn: H2O aqu¬; NH3 amin b. Ion trung t©m cña anion phøc: tªn la tinh + at cation phøc: gäi nguyªn tªn phøc trung hßa: gäi nguyªn tªn c. Sè oxi hãa ion trung t©m ®îc chØ b»ng sè la m· ®Æt sau tªn gäi. d. Sè lîng phèi tö: Sè hy l¹p: ®i, tri… phèi tö phøc t¹p: bis, tris, tetrakis… Tæng qu¸t: Gèc axit – phèi tö trung hßa – ion trung t©m K4[Fe(CN)6] Kali hecxaciano ferat (II) Ca2[Fe(CN)6] Canxi hexaciano ferat (II) Na[Co(CO)4] Natri tetracacbonyl cobantat (-I) K4[Ni(CN)4] Kali tetraciano nikelat (0) [Fe(H2O)6]SO4 Hecxaaqu¬ s¾t (II) sunfat [Cr(NH3)4Cl]Cl §iclorotetra crom (III) clorua [Pt(NH3)4Cl2]Cl2 §icloro tetraamin platin (IV) clorua. [Pt(NH3)2Cl2] §icloro ®iamin platin [Cu(NH3)4](NO3)2 Tetraamin ®ång (II) nitrat * Chó ý: Tªn mét sè kim lo¹i theo tiÕng La tinh: Ag: Argentum; Au: Aurum; Co: Cobaltum; Cr: Chromium; Cu: Cuprum; Fe: Ferrum; Pb: Plumbum; Sn: Stannum; Zn: zincum. CÊu t¹o phøc chÊt theo thuyÕt VB CÊu h×nh kh«ng gian cña phøc phô thuéc vµo çc d¹ng lai hãa. D¹ng lai hãa CÊu tróc Ion trung t©m sp §êng th¼ng Ag+, Hg2+ sp3 Tø diÖn Al3+, Zn2+, Co2+ dsp2 Vu«ng ph¼ng Pd2+, Pt2+, Cu2+, Ni2+, Au3+ d2sp3 B¸t diÖn Co3+, Fe3+, Pt4+, Cr3+… Çc néi dung c¬ b¶n: 1. Liªn kÕt ho¸ häc trong phøc chÊt bao gåm çc liªn kÕt 2 electron, çc phèi tö cã 2 electron kh«ng ph©n chia ®ãng vai trß chÊt cho electron, çc ion trung t©m cã çc obitan trèng ®ãng vai trß chÊt nhËn electron, gi÷a ion trung t©m vµ phèi tö t¹o thµnh liªn kÕt chonhËn vµ ph¶n øng t¹o phøc ®îc xem nh ph¶n øng axit-baz¬. 2. Sù xen phñ cµng lín th× liªn kÕt cµng bÒn. Muèn vËy, tríc khi t¹o thµnh liªn kÕt, çc obitan trèng cña ion trung t©m lai hãa víi nhau ®Ó t¹o thµnh çc obitan lai hãa t¬ng ®ång vµ sè phèi trÝ cña ion trung t©m b»ng sè obitan lai hãa. KiÓu lai hãa phô thuéc vµo cÊu t¹o electron cña ion trung t©m vµ trong mét sè trêng hîp phô thuéc vµo b¶n chÊt cña phèi tö. Tïy thuéc vµo kiÓu lai hãa cña ion trung t©m mµ phøc chÊt cã cÊu tróc nµy hay cÊu tróc kh¸c. Lu ý: Çc obitan muèn lai hãa ph¶i cã ®iÒu kiÖn: - GÇn nhau vÒ cÊu h×nh kh«ng gian - GÇn nhau vÒ n¨ng lîng VD: dsp2: 3dx2 − y2 + 4s + 4p x + 4p y d2sp3 dx2 −y 2 + dz 2 + s + p x + p y 3. Khi cã obitan d cña ion trung t©m tham gia lai hãa, trong mét sè trêng hîp, viÖc lai hãa ngoµi hay trong phô thuéc vµo sù t¬ng t¸c gi÷a ion trung t©m vµ phèi tö: phèi tö t¬ng t¸c yÕu sÏ t¹o ra lai hãa ngoµi, phèi tö t¬ng t¸c m¹nh sÏ t¹o ra lai hãa trong. Møc ®é t¬ng t¸c gi÷a phèi tö vµ ion trung t©m gi¶m dÇn nh sau: NO2, CO, CN-… En > NH3 >Py> SCN- > H2O > OH- > F- > Cl- > Br- > I-. M¹nh Trung b×nh YÕu Phøc chÊt cã sù lai hãa ngoµi th× ®é bÒn phøc kÐm bÒn h¬n phøc chÊt cã sù lai hãa trong (phøc lai hãa ngoµi cã kh¶ n¨ng ph¶n øng cao) v× khi lai hãa ngoµi th× møc n¨ng lîng cña çc obitan tham gia lai hãa (ns, np, nd) kh¸c nhau nhiÒu h¬n so víi khi lai hãa trong ((n-1)d, ns, np)). Phøc cã obitan trèng cã kh¶ n¨ng ph¶n øng cao. 4. Qu¸ tr×nh t¹o phøc trªn c¬ së liªn kÕt hãa trÞ cã thÓ chi thµnh çc bíc sau: Bíc 1: BiÕt ®îc cÊu tróc cña ion trung t©m. Bíc 2: D¹ng lai hãa cña çc obitan cña ion trung t©m Bíc 3: X©y dùng cÊu tróc cña phøc * §Ó ®Æc trng cho møc ®é thuËn tõ cña mét chÊt, ngêi ta dïng mét ®¹i lîng lµ momen tõ µ. Momen tõ liªn hÖ víi sè electron ®éc th©n theo hÖ thøc: µ = n(n + 2)µ B (manheton Bo) trong ®ã, n: sè electron ®éc th©n. VD 1: K2[NiCl4] µ ≠ 0 + ZNi = 28 Ni [Ar]3d84s2 Ni2+ [Ar]3d8 + Lai hãa: µ ≠ 0 sp3 Ion ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ Lai hãa ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ sp3 + T¹o phøc: ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ xx xx xx xx Cl Cl Cl Cl Chøng minh: µ = 2(2 + 2)µ B ≠ 0 VD 1: [FeF6]4- µ ≠ 0 + ZFe = 26 Fe [Ar]3d64s2 Ni2+ [Ar]3d6 + Lai hãa: µ ≠ 0 d2sp3 → sp3d2 Ion ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ Lai hãa ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ sp3d2 + T¹o phøc: Ion ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ Chøng minh: µ = 4(4 + 2)µ B ≠ 0 VD 3: [Fe(CN)6]4- µ ≠ 0 d2sp3 xx xx xx xx xx xx F F F F F F Ion + Lai hãa: µ ≠ 0 d2sp3 → sp3d2 ↑↓ Lai hãa ↑ ↑ ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ d2sp3 VD 4: [Ni(CN)4]2- µ = 0 (vu«ng ph¼ng) Ion ↑↓ ↑↓ ↑↓ Lai hãa ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ dsp2 VD 5: [CoCl6]3Ion ↑↓ Lai hãa ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ µ = 4,9 VD 6: [Co(CN)6]4Ion ↑↓ ↑↓ Lai hãa sp3d2 ↑ ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ d2sp3 Kh¶ n¨ng ph¶n øng cao v× cã 1e ®éc th©n líp ngoµi cïng VD 7: [V(NH3)6]3+ Ion ↑ ↑ Lai hãa ↑ ↑ d2sp3 Kh¶ n¨ng ph¶n øng cao v× cã 1 obitan trèng. CÊu t¹o kh«ng gian - ®ång ph©n cña phøc Th«ng thêng ngêi ta gÆp cÊu h×nh kh«ng gian cña phøc trªn c¬ së phèi trÝ. Phèi trÝ 2: D¹ng ®êng th¼ng: Ag(NH3)+ Phèi trÝ 4: Tø diÖn (4 mÆt) H×nh chãp Phèi trÝ 4: b¸t diÖn (h×nh qu¶ tr¸m) Tø diÖn Vu«ng ph¼ng 1. §ång ph©n h×nh häc Phèi trÝ 2: Kh«ng cã ®ång ph©n h×nh häc Phèi trÝ 4: * Tø diÖn kh«ng cã ®ång ph©n * Vu«ng ph¼ng: + MeA2B2 cã 2 d¹ng ®ång ph©n A A cis B A B B B trans A VD: [Pt(NH3)2Cl2] H3N Cl H3N Cl (muèi Rayde) (muèi Payron) H3N cis Cl Cl trans NH3 + MeABCD cã 3 ®ång ph©n A B A C A B D C D B C D Phèi trÝ 6: MeA4B2 cã 2 ®ång ph©n A B A B A + MeA3B3 cã 2 ®ång ph©n A B A A A cis B B A A B A + MeA2B2C2 cã 5 ®ång ph©n + MeABCDEG cã 15 ®ång ph©n 2. §ång ph©n quang häc A trans A B A B A B B En En NH3 VD: Cl H3N Cl En I- Phøc chÊt En Ph¶n øng t¹o phøc Phøc chÊt ®îc t¹o thµnh tõ çc ion kim lo¹i kÕt hîp víi çc ion hoÆc ph©n tö kh¸c. Chóng cã kh¶ n¨ng tån t¹i trong dung dÞch, ®ång thêi cã kh¶ n¨ng ph©n li thµnh çc cÊu tö t¹o thµnh phøc. VÒ thµnh phÇn cÊu t¹o, mét ph©n tö phøc chÊt bao gåm 2 phÇn: 1- CÇu néi : gåm cã chÊt t¹o phøc vµ phèi tö. Sè phèi tö trong cÇu néi gäi lµ sè phèi trÝ cña phøc chÊt. CÇu néi ®îc viÕt trong dÊu mãc vu«ng a) ChÊt t¹o phøc cã thÓ lµ ion hay nguyªn tö vµ ®îc gäi lµ nguyªn tö trung t©m - CÇu néi cña phøc chÊt cã thÓ lµ cation VD: [Al(H2O)6]Cl3; [Zn(NH3)4]Cl2; … - CÇu néi cña phøc chÊt cã thÓ lµ anion: VD: H2[SiF6] ; K2[Zn(OH)4] ; ….. - CÇu néi cña phøc chÊt cã thÓ lµ ph©n tö trung hoµ vÒ ®iÖn, kh«ng ph©n li trong dung dÞch VD: [Co(NH3)3Cl3], [Ni(CO)4] b) Phèi tö - Phèi tö cã thÓ lµ anion: F-, Cl-, I-, OH-, CN-, SCN-, NO2-, S2O32-, EDTA, …. - Phèi tö cã thÓ lµ ph©n tö: H2O, NH3, CO, NO, piri®in, etylen®iamin, …. Dùa vµo sè phèi trÝ mµ mét phèi tö cã thÓ t¹o thµnh xung quanh nguyªn tö trung t©m mµ cã thÓ chia phèi tö thµnh phèi tö mét cµng vµ phèi tö nhiÒu cµng + Phèi tö mét cµng chØ cã thÓ t¹o mét liªn kÕt phèi trÝ víi nguyªn tö trung t©m VD: H2O, NH3, … + Phèi tö hai cµng, ba cµng,… lµ phèi tö cã thÓ t¹o hai, ba,… liªn kÕt phèi trÝ víi nguyªn tö trung t©m VD: H2N-CH2-CH2-NH2 lµ phèi tö 2 cµng 2+ H H H2C – N-H H-N – CH2  Cu  H2C – N-H H-N – CH2 H H 2- CÇu ngo¹i lµ phÇn ion ®èi n»m ngoµi liªn kÕt víi cÇu néi 3-§é bÒn cña phøc phô thuéc vµo b¶n chÊt cña nguyªn tö trung t©m vµ phèi tö VD: Çc phøc chÊt cña ion kim lo¹i víi halogenua cã ®é bÒn t¨ng dÇn tõ Cl - ®Õn IÇc phøc chÊt cña çc ion kim lo¹i ho¸ trÞ cao thêng bÒn h¬n çc phøc chÊt t¬ng øng cña ion cã sè oxi ho¸ thÊp h¬n VD:Phøc cña Fe(III) bÒn h¬n nhiÒu so víi phøc chÊt cña Fe(II) - §é bÒn cña phøc chÊt cßn thay ®æi theo b¶n chÊt cña dung m«i VD: Phøc [Co(SCN)4]2- ë trong níc kÐm bÒn nhng trong dung m«i níc + axeton hoÆc trong rîu iso amilic l¹i bÒn - TÝnh chÊt cña çc dung dÞch chøa çc cation kim lo¹i bÞ thay ®æi khi cã mÆt chÊt t¹o phøc v× cã thÓ t¹o thµnh nh÷ng phøc chÊt kh¸ bÒn: VD: Dung dÞch muèi Fe3+ cã m«i trêng axit do sù t¹o phøc hi®roxo víi níc Fe3+ + 2HOH  FeOH2+ + H3O+ Khi thªm NaF vµo th×: Fe3+ + 3F-  FeF3 lµ phøc bÒn  Lµm c©n b»ng t¹o phøc hi®roxo chuyÓn dÞch theo chiÒu nghÞch  ®é axit gi¶m 4- Tªn gäi cña phøc chÊt Gåm tªn cña cÇu néi vµ cÇu ngo¹i a) Tªn gäi cña cÇu néi gåm cã: sè phèi tö + tªn phèi tö lµ anion+sè phèi tö vµ tªn cña phèi tö lµ ph©n tö trung hoµ, tªn cña nguyªn tö trung t©m vµ ho¸ trÞ * Sè phèi tö: - ®Ó chØ sè phèi tö mét cµng nguêi ta dïng çc tiÕp ®Çu ng÷: ®i, tri,…. - ®Ó chØ sè phèi tö nhiÒu cµng ngêi ta thêng dïng çc tiÕp ®Çu ng÷: bis, tris, tetrakis, pentakis,…. * Tªn phèi tö: - NÕu phèi tö lµ anion, ngêi ta lÊy tªn cña anion vµ thªm ®u«i o ; F- : Floro Cl-: cloro Br-: Bromo I: Io®o 22NO2 : nitro SO3 : sunfito S2O3 : tiosunfato C2O42-:oxalato 2CO3 : cacbonato OH : hi®roxo CN : xiano SCN-: tioxianato - NÕu phèi tö lµ ph©n tö trung hoµ, ngêi ta lÊy tªn cña ph©n tö ®ã: C2H4: etilen C5H5N: pyri®in CH3NH2: metylamin H2N-CH2CH2-NH2: etylen®iamin C6H6: benzen - Mét sè phèi tö trung hoµ ®îc ®Æt tªn riªng: H2O: aqua NH3: ammin CO: cacbonyl NO: nitrozyl * Tªn nguyªn tö trung t©m vµ ho¸ trÞ: - NÕu nguyªn tö trung t©m ë trong cation phøc, ngêi ta lÊy tªn cña nguyªn tö ®ã kÌm theo sè La M· viÕt trong dÊu ngoÆc ®¬n ®Ó chØ ho¸ trÞ hay sè oxi ho¸ khi cÇn - NÕu nguyªn tö trung t©m ë trong anion phøc, ta lÊy tªn cña nguyªn tö ®ã kÌm theo ®u«i – at vµ kÌm theo sè La M· viÕt trong dÊu ngoÆc ®¬n ®Ó chØ ho¸ trÞ hay sè oxi ho¸, nÕu phøc chÊt lµ axit th× thay ®u«i –at b»ng ®u«i –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 sè bÒn vµ h»ng sè kh«ng bÒn cña phøc chÊt Trong dung dÞch, phøc chÊt cã c©n b»ng thuËn nghÞch: ph©n li vµ t¹o thµnh phøc chÊt MnLm  nM + mL H»ng sè c©n b»ng ®èi víi qu¸ tr×nh ph©n li phøc th× gäi lµ h»ng sè kh«ng bÒn (K) cña phøc, trong c©n b»ng trªn th×: n m [ M ] [ L] K= [ M n Lm ] H»ng sè c©n b»ng ®èi víi qu¸ tr×nh t¹o phøc chÊt th× gäi lµ h»ng sè bÒn (β) cña phøc, trong c©n b»ng th×: [ M n Lm ] β = [ M ] n [ L] m VËy h»ng sè bÒn β lµ nghÞch ®¶o cña h»ng sè kh«ng bÒn K [Cd(NH3)4]2+  Cd2+ + 4 NH3 β-1 = K = 2,5.10-7 H»ng sè kh«ng bÒn cµng nhá th× h»ng sè bÒn cµng lín tøc lµ phøc cµng bÒn hay phøc ph©n li cµng Ýt Còng gièng nh çc ®a axit, ®a baz¬, ®èi víi çc phøc cã nhiÒu phèi tö th× qu¸ tr×nh h×nh thµnh hay ph©n li cña phøc còng x¶y ra tõng nÊc. VD: Phøc [Zn(NH3)4]2+ x¶y ra 4 c©n b»ng sau: Zn2+ + NH3  [Zn(NH3)]2+ k1= 102,18 = β 1 [Zn(NH3)]2+ + NH3  [Zn(NH3)2]2+ k 2 = 101,25 2+ 2+ [Zn(NH3)2 ] + NH3  [Zn(NH3)3] k 3 = 102,31 [Zn(NH3)3]2+ + NH3  [Zn(NH3)4]2+ k 4 = 101,96 §Ó tiÖn cho tÝnh to¸n, thêng dïng h»ng sè bÒn tæng céng cña nhiÒu c©n b»ng trªn Zn2+ + 2NH3  [Zn(NH3)2]2+ β2 = k1.k2 2+ 2+ Zn + 3NH3  [Zn(NH3)3] β3 = k1.k2.k3 2+ 2+ Zn + 4NH3  [Zn(NH3)4] β4 = k1. k2 . k3 . k4 = 107,7 VD: III- TÝnh nång ®é c©n b»ng cña çc cÊu tö trong çc dung dÞch phøc chÊt §Ó tÝnh nång ®é c©n b»ng cña çc cÊu tö trong dung dÞch phøc chÊt ta dùa vµo çc gi¸ trÞ h»ng sè bÒn hoÆc kh«ng bÒn cña phøc vµ nång ®é ban ®Çu cña ion trung t©m vµ phèi tö VD1: TÝnh nång ®é c©n b»ng cña çc cÊu tö trong dung dÞch phøc [Ag(CN) 2]- cã nång ®é 0,1 M. BiÕt h»ng sè bÒn tæng céng cña phøc lµ 1021 Gi¶i: Trong dung dÞch cã c©n b»ng tæng céng: Ag(CN)2-  Ag+ + 2CNNång ®é ban ®Çu ( C: mol/l) 0,1 0 0 Nång ®é c©n b»ng ([ ]) 0,1-x x 2x Ta cã: β2 = [ Ag (CN ) ] [ Ag ][. CN ] − 2 + − 2 = 0,1 − x = 1021 4x3 (*) V× h»ng sè bÒn cña phøc rÊt lín nªn lîng Ag(CN)2- bÞ ph©n li rÊt Ýt  Gi¶ sö x C Ag  Gi¶ thiÕt lµ phøc Ag(NH3)2+ chiÕm u thÕ + Ag+ + 2NH3  Ag(NH3)2+ β = k1.k2 = 107,24 10-3 1 0 -3 x 1-2.10 + 2x 10-3- x Ban ®Çu [ ] (10 ) −3 −x x.( 0,998 + 2 x ) 10 −3 β= = 107,24  x = 10-10,24 (M) C SCN − , do ®ã cã thÓ coi sù t¹o phøc chØ x¶y ra ë nÊc 1 3+ C [] Fe3+ + -2 9,7.10 ( 9,7.10-2-2,9.10-4+ y) [ FeSCN ] β= [ Fe ][. SCN ] 2+ 3+ − = 10 3,03 SCN -4 2,9.10 y FeSCN2+ 0 2,9.10-4 – y 2,9.10 −4 − y  = 103,03 (0,0967 + y ). y β = 103,03 Gi¶ sö y 7.10-6 (M)  VËy ta cã thÓ nh×n thÊy râ rµng mµu ®á cña phøc chÊt III- Çc yÕu tè ¶nh hëng ®Õn sù t¹o thµnh phøc chÊt Nh÷ng yÕu tè lµm thay ®æi nång ®é cña ion trung t©m vµ phèi tö ( pH cña dung dÞch, sù cã mÆt cña çc chÊt t¹o phøc phô, chÊt kh«ng tan, …) ®Òu ¶nh h ëng ®Õn ®é bÒn cña phøc. §Ó ph¶n ¸nh ®îc ¶nh hëng cña çc yÕu tè phô tíi c©n b»ng t¹o phøc, ngêi ta sö dông h»ng sè bÒn ®iÒu kiÖn ( biÓu kiÕn ) cña phøc. 1. ¶nh hëng cña pH tíi ®é bÒn cña phøc VD1: TÝnh nång ®é c©n b»ng cña çc cÊu tö trong dung dÞch ban ®Çu chøa Mg 2+ 10-2 M vµ EDTA 2.10-2 M trong çc m«i trêng cã pH lµ: 3; 7; 11 BiÕt: β MgY 2 − = 108,7; β MgOH = 102,58 vµ H4Y cã pK1 = 2,0; pK2 = 2,67; pK3 = 6,27; pK4 = 10,95 Gi¶i: C©n b»ng t¹o phøc: Mg2+ + Y4-  MgY2Ngoµi ph¶n øng t¹o phøc, trong dung dÞch cßn x¶y ra çc ph¶n øng phô sau: * Ph¶n øng gi÷a ion Mg2+ víi ion OHMg2+ + OH-  MgOH+ βMgOH+ = 102,58 * Ph¶n øng gi÷a ion Y4- víi ion H+ Y4- + H+  HY3K4-1 = 1010,95 HY3- + H+  H2Y2K3-1 = 106,27 2+ 3H2 Y + H  H3Y K2-1 = 102,67 H3Y3- + H+  H4 Y K1-1 = 102 * Ph¶n øng ph©n li cña níc: H2O  H+ + OHKw = 10-14 –> bá qua c©n b»ng cña níc 2+ Gäi [Mg ]' lµ nång ®é cña tÊt c¶ çc d¹ng tån t¹i cña ion Mg2+ kh«ng n»m trong phøc chÊt Khi ®ã: [Mg2+]' = [Mg2+] + [MgOH+] = [Mg2+] + βMgOH+.[Mg2+].[OH-] = [Mg2+] ( 1+ βMgOH+.[OH-]) = [Mg2+]. α Mg-1 Gäi [Y4-]' lµ nång ®é cña tÊt c¶ çc d¹ng tån t¹i cña ion Y4- kh«ng n»m trong phøc 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 4-1 = [Y ] (1+ K4 .[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-]. αY-1 Gäi β' lµ h»ng sè c©n b»ng ®iÒu kiÖn th×: β' = [MgY2-]/([Mg2+]' . [Y4-]') =[MgY2-]/( [Mg2+] . [Y4-] . α Mg-1.αY-1 ) = β. α Mg.αY Theo ®Þnh luËt t¸c dông khèi lîng Nång ®é cña Mg2+ ®îc b¶o toµn: [Mg2+]' + [MgY2-] = 10-2 (M)  [MgY2-] = 10-2- [Mg2+]' Nång ®é cña Y4- ®îc b¶o toµn: [Y4-]' + [MgY2-] = 2.10-2 (M)  [Y4-]' = 2.10-2 – [MgY2-] = 2.10-2 – 10-2 +[Mg2+] = 10-2 + [Mg2+] VËy β' = [MgY2-]/ ( [Mg2+]'.[Y4-]' ) = β. α Mg. αY a) Trong trêng hîp pH = 5  [H+] = 10-5M, [OH-] = 10-9M  α Mg ≈ 1; α Y = 10-7,24  β ' = 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 hîp pH = 7 α Mg = 1; α Y = 10-4,024  β ' = 108,7 . 10-4,024 = 104,676 Coi [Mg2+]' [...]... tố ảnh hởng đến sự tạo thành phức chất Những yếu tố làm thay đổi nồng độ của ion trung tâm và phối tử ( pH của dung dịch, sự có mặt của các chất tạo phức phụ, chất không tan, ) đều ảnh h ởng đến độ bền của phức Để phản ánh đợc ảnh hởng của các yếu tố phụ tới cân bằng tạo phức, ngời ta sử dụng hằng số bền điều kiện ( biểu kiến ) của phức 1 ảnh hởng của pH tới độ bền của phức VD1: Tính nồng độ cân bằng... = 10-6,92 (M) 3 = 2.10-7 (M) Vậy nồng độ Ag+ còn lại là rất nhỏ sự tạo phức coi nh là hoàn toàn và phức chủ yếu là Ag(NH3)2+ còn phức đơn là không đáng kể VD4: Thêm 1 giọt (0,03ml) dung dịch NH4SCN 0,01 M vào 12 ml dung dịch FeCl3 0,1 M Có màu đỏ của phức xuất hiện hay không ? Biết rằng mắt ta chỉ thấy màu đỏ rõ khi nồng độ của phức FeSCN2+ vợt quá 7.10-6 M NH4SCN = NH4+ + SCN C SCN = C NH 4 SCN =... giải phóng ra ở quá trình trên và phức bị phân huỷ FeSCN2++ 2H2O FeOH2+ + SCN- + H3O+ K = -1 * = 10-5,2 H3O+ + OH- 2 H2O KW-1 = 1014 2+ 2+ FeSCN + OH FeOH + SCN K' = K.KW = 108,8 C 0,1 [] 7.10-6 x 0,1 0,1 Phức bắt đầu bị mất màu khi [FeSCN 2+] 7.10-6 M 7.10-6.x = 10-2/108,8 x = 10-5,64 [H+] = 10 -8,36 M pH = 8,36 thì phức bắt đầu mất màu Vậy khi tăng pH thì phức chất có thể bị phân huỷ hoàn toàn... qua cân bằng của nớc 2+ Gọi [Mg ]' là nồng độ của tất cả các dạng tồn tại của ion Mg2+ không nằm trong phức chất Khi đó: [Mg2+]' = [Mg2+] + [MgOH+] = [Mg2+] + MgOH+.[Mg2+].[OH-] = [Mg2+] ( 1+ MgOH+.[OH-]) = [Mg2+] Mg-1 Gọi [Y4-]' là nồng độ của tất cả các dạng tồn tại của ion Y4- không nằm trong phức chất Khi đó: [Y4-]' = [Y4-] + [HY3-] + [H2Y2-] + [H3Y-] + [H4Y] = [Y4-] + K4-1 [Y4-].[H+] + K4-1.K3-1... sự tạo phức chỉ xảy ra ở nấc 1 3+ C [] Fe3+ + -2 9,7.10 ( 9,7.10-2-2,9.10-4+ y) [ FeSCN ] = [ Fe ][ SCN ] 2+ 3+ = 10 3,03 SCN -4 2,9.10 y FeSCN2+ 0 2,9.10-4 y 2,9.10 4 y = 103,03 (0,0967 + y ) y = 103,03 Giả sử y 7.10-6 (M) Vậy ta có thể nhìn thấy rõ ràng màu đỏ của phức chất III-... 10-8,07 (M) Vậy khi thêm axit vào phức điamin bị phân huỷ thành phức AgNH3+ và Ag+ VD3: Tính pH của dung dịch FeSCN2+ nồng độ 0,1 M FeSCN2+ Fe3+ + SCN -1 = 10-3,03 Fe3+ + 2H2O FeOH2+ + H3O+ * = 10-2,17 FeSCN2++ 2H2O FeOH2+ + SCN- + H3O+ K = -1 * = 10-5,2 C 0,1 [ ] 0,1 x x x x 3 -5,2 -3 -2,08 x /(0,1-x) = 10 x = 8,33.10 = 10 (M) Vậy pH = 2,08 Tính pH mà tại đó phức bắt đầu bị mất màu Khi ta tăng... xét: Kết quả trên cho thấy nồng độ các dạng phức khác nhau là tơng đơng nhau, mặc dầu ở đây nồng độ phối tử lớn hơn nồng độ ion kim loại vì hằng số cân bằng của các phức chênh lệch nhau không nhiều Cụ thể: C Cd 2 + = [Cd(NH3)2+ ] + [Cd(NH3)22+ ]+ [Cd(NH3)32+ ]+ [Cd(NH3)42+ ] + [Cd2+] = 1,3 10-2 (M) Tơng tự: C NH 3 = 4,8.10-2(M) VD3: Tính nồng độ các dạng phức trong dung dịch gồm C Ag = 10-3M; C NH... ảnh hởng của các ion khác có thể tạo thành các chất ít tan với ion kim loại VD: Khi thêm KI vào dung dịch chứa phức [Ag(NH3)2]NO3 [Ag(NH3)2]NO3 = Ag(NH3)2+ + NO3Ag(NH3)2+ Ag+ + 2 NH3 2-1 = 10-7,24 Khi thêm KI KI = K+ + IAg+ + I- AgI T-1 = 1016 Vậy có phơng trình tổng quát: Ag(NH3)2+ + I- AgI + 2 NH3 K = 2-1.T-1 = 108,76 Giá trị K của phản ứng rất lớn phức amin của bạc bị phân huỷ hoàn toàn khi thêm... vì có sự tạo thành kết tủa AgI bền vững hơn 3 ảnh hởng của ion khác có khả năng tạo phức với ion kim loại bền hơn phức ban đầu VD: Có dung dịch FeSCN2+ nồng độ 10-3 M thêm NaF vào để đạt đợc nồng độ là 10-2M Xác định nồng độ của các cấu tử trong dung dịch khi cân bằng Khi cân bằng dung dịch thu đựơc có còn màu đỏ của phức FeSCN2+ không ? NaF = Na+ + F10-2 10-2 FeSCN2+ Fe3+ + SCN -1 = 10-3,03 Fe3+ +... 2+ 10-2 M và EDTA 2.10-2 M trong các môi trờng có pH là: 3; 7; 11 Biết: MgY 2 = 108,7; MgOH = 102,58 và H4Y có pK1 = 2,0; pK2 = 2,67; pK3 = 6,27; pK4 = 10,95 Giải: Cân bằng tạo phức: Mg2+ + Y4- MgY2Ngoài phản ứng tạo phức, trong dung dịch còn xảy ra các phản ứng phụ sau: * Phản ứng giữa ion Mg2+ với ion OHMg2+ + OH- MgOH+ MgOH+ = 102,58 * Phản ứng giữa ion Y4- với ion H+ Y4- + H+ HY3K4-1 = 1010,95 ... phần cấu tạo, phân tử phức chất bao gồm phần: 1- Cầu nội : gồm có chất tạo phức phối tử Số phối tử cầu nội gọi số phối trí phức chất Cầu nội đợc viết dấu móc vuông a) Chất tạo phức ion hay nguyên... 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 thờng bền phức chất. .. thấp VD :Phức Fe(III) bền nhiều so với phức chất Fe(II) - Độ bền phức chất thay đổi theo chất dung môi VD: Phức [Co(SCN)4]2- nớc bền nhng dung môi nớc + axeton rợu iso amilic lại bền - Tính chất