NGUYÊN tố CHUYỂN TIẾP (hóa vô cơ)

CHƯƠNG VI NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP I CÁC NHẬN XÉT CHUNG VỀ NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP II PHỨC CHẤT III CÁC PHÂN NHÓM PHỤ I CÁC NHẬN XÉT CHUNG VỀ NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP Đặc điểm cấu tạo Đặc tính chung Quy luật biến đổi tính chất Đặc điểm cấu tạo - Đó nguyên tố d: (n - 1)dxns1,2 - Trong chu kỳ (≥4) có 10 ngtố d, họp thành họ ngtố d Trong phân nhóm phụ (B), có ngtố - Cấu hình e hóa trị ngtố d: Nhóm Cấu hình Nhóm Cấu hình IIIB (n – 1)d1ns2 VIIB (n – 1)d5ns2 IVB(n – 1)d2ns2 VIIIB (n – 1)d6,7,8ns2 VB (n – 1)d3ns2 IB (n – 1)d10ns1 VIB(n – 1)d5ns1 IIB (n – 1)d10ns2  Số e HT = số e (ns) + số e ((n – 1)d) = STT nhóm  Ngoại lệ cấu trúc e PN VIB, IB VIIIB  Các cơng thức e hồn tồn với CK IV VỊ TRÍ CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP Đặc tính chung • Lớp n có – e  dễ nhường e ns tạo cation  ngtố d KL • Lớp (n – 1) thường chưa bão hoà, E(n – 1)d ≈ Ens  (n – 1)d có khả trở thành hóa trị cho e hết  ngtố d có nhiều số OXH (+) cách đơn vị:  Số OXH (+) = +2 (riêng phân nhóm IB +1)  Số OXH (+) max = STT nhóm • Ngoại lệ:  phân nhóm IB: số OXH (+) max > STT nhóm  phân nhóm IIB IIIB có số OXH (+) = STT nhóm  phân nhóm VIIIB biết vài ngtố có số OXH (+) max = STT nhóm Đặc tính chung • Các ngtố d số OXH (+) thấp thể tính KL (≈ KL s, p có số OXH), số OXH cao (≥ +4) thể tính phi kim (≈ phi kim nhóm) Đó tương tự tổng số e hóa trị đặc điểm LK hợp chất Đặc tính chung Ở trạng thái OXH thấp: Ở trạng thái OXH cao:  LK có chất ion LK có chất cht • TiCl3 muối rắn, • TiCl4 chất lỏng, sôi phân hủy 7000C 1360C; • VF3 chất rắn, nóng • VF5 chất lỏng, sơi chảy 8000C 1110 C, • TaCl3 chất rắn, tnc • TaCl5 chất rắn, tnc = cao 2110 C, ts = 2420 C Các hợp chất có tính Các hợp chất có tính baz Ví dụ MnO, Mn(OH)2 axit Ví dụ: Mn2O7, HMnO4: MnO2, Mn(OH)4: lưỡng tính Các ng tố d dễ tạo phức với phối tử vô hữu chúng sử dụng orbital (n - 1)d có E thấp Quy luật biến đổi tính chất • Các ngtố dãy 3d khác nhiều so với dãy cịn lại (vì AO 3d có tính đối xứng khác hẳn với AO s, p trước đó) Do “co d” nên giống theo hàng ngang lớn • Do có nhiều  , ngtố d sớm thường có số OXH (+) max = STT nhóm  Ở trạng thái OXH thấp, ngtố d sớm: có tính khử mạnh Trong chu kỳ, độ bền số OXH thấp tăng dần Quy luật biến đổi tính chất • Các ngtố d muộn: có số OXH < STT nhóm Trong chu kỳ, khả đạt đến số OXH (+) cao giảm dần  Ở trạng thái OXH cao, ngtố d muộn: chất OXH mạnh • Trong PNP, số OXH (+) cao bền dần số OXH (+) thấp bền dần từ xuống • Trong dãy chuyển tiếp ngtố tạo thành hợp chất kiểu có hình dạng tương tự có SPT giống Tuy nhiên chu kỳ: SPT bền giảm dần Trong PNP: SPT bền tăng dần Khái niệm chung a Định nghĩa phức chất: Phức chất phần tử (ion hay phân tử) tạo thành từ ion đơn giản chúng có khả tồn độc lập dung dịch b Cấu tạo phức chất: [MLn]X c Sự phân ly phức chất Các thuyết học lượng tử phức chất a Thuyết liên kết hóa trị củ a Pauling (VB) b Thuyết trường tinh thể c Thuyết orbital phân tử (MO) hay thuyết trường phối tử b Thuyết trường tinh thể • Cơ sở tạo phức • Xét phức chất nguyên tố d Cơ sở tạo phức: • Phức chất tồn nhờ lực hút tĩnh điện ion trung tâm M phối tử L • Trong phức chất: M có cấu trúc e, bị ảnh hưởng điện trường L Các L: điện tích điểm “khơng có cấu trúc”, phân bố đối xứng quanh ion trung tâm, nguồn cung cấp trường tĩnh điện Dưới tác dụng đẩy tĩnh điện L, phân lớp d, f M bị tách thành phân lớp nhỏ • Phức chất mơ tả định luật học lượng tử Xét phức chất nguyên tố d • Các AO (n - 1)d: dxy, dyz, dzx (d), dx2 –y2 , dz (d) tham gia tạo lk với L • Ở trạng thái AO nd có lượng nhau: End • Khi có L bao quanh tùy cách phối trí phối tử mà AO d bị ảnh hưởng khác trở thành có lượng khác nhau:  Sự phối trí đối xứng cầu: AO nd khơng suy biến End > End  Sự phối trí bát diện: Ed < End (-0,4bd) Ed > End (+0,6bd)  Sự phối trí tứ diện: Ed > End (+0,4td) Ed < End (-0,6td) Thông số tách trường tinh thể  Thông số tách trường tinh thể  phụ thuộc vào: • Cấu hình phức chất: tứ diện = 9bát diện • Bản chất nguyên tử trung tâm M phối tử L:  tăng dần theo dãy quang phổ hóa học:  Phối tử trường yếu: I- < Br- < S2- < SCN- < Cl- < F- < OH< ONO- < C2O42- < H2O  Phối tử trường trung bình: NCS- < CH3CN < NH3 < en (ethylenediamine) < bipy(2,2’-bipyridine) < phen (1,10phenanthroline)  Phối tử trường mạnh: < phofpho < CN- < CO Sự phân bố electron AO d • Sự phân bố e AO d M phức chất tuân theo nguyên lý quy tắc CHLT đặc biệt phụ thuộc vào thông số tách  Bát diện trường yếu ( < P): tạo phức spin cao Bát diện trường mạnh ( > P): tạo phức spin thấp Đối với trường tứ diện: có trường yếu nên ln tạo phức spin thấp Ví dụ Số electron d d4 d5 d6 d7 Phức bát diện spin cao Phức bát diện spin thấp Kết luận: Thuyết trường tinh thể • Giải thích đặc tính quang học phức chất • Giải thích từ tính phức chất • Có thể dự đốn tính bền phức chất dựa vào gía trị lượng ổn định trường tinh thể • Nhược điểm:Thuyết trường tinh thể xác liên kết phức ion, cịn liên kết cộng hóa trị tính tốn định lượng gần Năng lượng ổn định trường tinh thể • Phức bát diện spin cao:     E n d     bd   n d     bd      • Phức bát diện spin thấp:     E nd    bd   nd    bd   mP     • Phức tứ diện:     E n d     td   n d     td      AO d Hình: tứ diện bát diện z z x x y y Phối tử L Nguyên tử trung tâm M Trường bát diện Trường tứ diện Crystal field d orbital splitting diagrams ...NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP I CÁC NHẬN XÉT CHUNG VỀ NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP II PHỨC CHẤT III CÁC PHÂN NHÓM PHỤ I CÁC NHẬN XÉT CHUNG VỀ NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP Đặc điểm cấu tạo Đặc... chất Đặc điểm cấu tạo - Đó nguyên tố d: (n - 1)dxns1,2 - Trong chu kỳ (≥4) có 10 ngtố d, họp thành họ ngtố d Trong phân nhóm phụ (B), có ngtố - Cấu hình e hóa trị ngtố d: Nhóm Cấu hình Nhóm Cấu... VIIIB  Các công thức e hồn tồn với CK IV VỊ TRÍ CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP Đặc tính chung • Lớp n có – e  dễ nhường e ns tạo cation  ngtố d KL • Lớp (n – 1) thường chưa bão hoà, E(n – 1)d ≈