HOÁ HỌC PHỨC CHẤT

phức chất

1 HOÁ HỌC PHỨC CHẤT Tài liệu tham khảo Lê Chí Kiên (2002), Hoá học phức chất, NXB. Đại học Quốc gia Hà Nội. F.A. Cotton, G. Wilkinson (1992), Chemistry of Coordination Compounds, Third Edition, Interscience Publishers. 2 Chương 1 GIỚI THIỆU VỀ PHỨC CHẤT 3 1. KHÁI NIỆM PHỨC CHẤT - Các nguyên tố kết hợp với nhau → các hợp chất đơn giản (hợp chất bậc nhất), chẳng hạn: Na 2 O, CaO, NaCl, CuCl 2 - Các hợp chất đơn giản có thể kết hợp với nhau tạo thành hợp chất phân tử (hợp chất bậc cao), gọi là phức chất. Chẳng hạn: K 2 [HgI 4 ] (HgI 2 .2KI), [Ag(NH 3 ) 2 ](NO 3 ) (AgNO 3 .2NH 3 ), K 4 [Fe(CN) 6 ] (Fe(CN) 2 .4KCN) (Gọi là hợp chất phân tử nhằm nhấn mạnh: chúng không phải là các nguyên tử, các gốc mà là các phân tử kết hợp với nhau). - Vấn đề đặt ra là hợp chất phân tử nào thì được gọi là phức chất? 4 - A. Werner: 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 tạo thành hợp chất đó. VD: Trong dung dịch, phức chất [Ag(NH 3 ) 2 ](NO 3 ) điện ly: [Ag(NH 3 ) 2 ](NO 3 ) = [Ag(NH 3 ) 2 ] + + NO 3 - - 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 0. 5 - K. B. Iaximirxki: phức chất là những hợp chất tạo được các nhóm riêng biệt từ các nguyên tử, ion hoặc phân tử với những đặc trưng: + có mặt sự phối trí + không phân ly hoàn toàn trong dung dịch + có thành phần phức tạp, số phối trí và số hoá trị không trùng nhau 6 Tổng quát: Phức chất là hợp chất tạo thành giữa ion hay nguyên tử kim loại M với các phối tử A là các phân tử hay ion khác. Phân tử hoặc ion phức tương đối bền trong dung dịch. Số liên kết tạo thành giữa M với A nhiều hơn hóa trị thông thường của M. Ví dụ: [AgCl 2 ] - , [Ag(NH 3 ) 2 ] + , [Co(NH 3 ) 6 ] 3+ , [Fe(CO) 5 ] Công thức chung của phức chất: [MA a ] - Hầu hết các ion kim loại trong nước tồn tại ở dạng phức hydrat: [M(H 2 O) n ] x+ với n thường bằng 6. 7 Hiện tượng xảy ra khi cho từ từ dung dịch NH 3 vào dung dịch CuCl 2 8 Hiện tượng xảy ra khi cho thuốc thử K 4 [Fe(CN) 6 ] vào dung dịch FeCl 3 9 2. Cấu tạo phức chất Công thức chung của phức chất: [MA a ] M: ion trung tâm A: phối tử a: số phối trí Ví dụ: [Ag(NH 3 ) 2 ] 2 SO 4 phối tửion trung tâm số phối trí cầu ngoại cầu nội 10 [...]... tử chelat Chela tiếng Hy lạp nghĩa là con cua Phức chỉ chứa các phối tử đa răng được gọi là phức vòng càng hay chelat 29 30 3 VAI TRÒ CỦA PHỨC CHẤT 3.1 Trong hoá học phân tích Phức chất đóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển các phương pháp phân tích định tính và định lượng - Trong phân tích định tính: thuốc thử tạo với các ion kim loại các phức chất có màu đặc trưng, thường được dùng để nhận... ion phức - Nếu cầu nội mang điện thì cần kết hợp thêm các ion trái dấu để tạo hợp chất trung hòa điện, các ion đó được gọi là cầu ngoại Ví dụ: [Ag(NH3)2]Cl, Na[AgCl2] Như vậy nếu cầu nội không mang điện thì không có cầu ngoại Vì vậy, từ phức chất thường dùng để chỉ cầu nội 12 Phức chất trung hòa là chất điện ly trong nước Lúc đó: - Ion phức và cầu ngoại tách khỏi nhau (điện ly hoàn toàn) - Ion phức. .. SPT = 9 Trong một số trường hợp SPT có thể cao hơn nữa, ví dụ đối với phức chất của đất hiếm, ion đất hiếm còn có thể có SPT = 12 Các số phối trí thường gặp là 4, 6 và 2 Chúng tương ứng với các cấu hình hình học có đối xứng cao nhất của phức chất: bát diện (6), tứ diện hoặc vuông (4) và thẳng (2) 15 SPT Cấu trúc hình học của phức chất Ví dụ Thẳng Vuông phẳng [Ni(CN)4]2-, [PdCl4]2-, [Pt(NH3)4]2+ Tứ diện... B(III), Be(II), N(III), Pd(II), Pt(II), Au(III) có SPT không đổi = 4 Đối với đa số các ion khác SPT thay đổi phụ thuộc vào bản chất của phối tử và vào bản chất của ion kết hợp với ion phức Ví dụ: Cu(II) có SPT 3, 4, 6 (phức chất với SPT 6 kém bền) Ni(II) và Zn(II) có SPT 6, 4, 3 (phức chất với SPT 6 của chúng bền hơn của Cu(II)) Ag(I) có SPT 2 hoặc 3, Ag(II) có SPT 4 18 Số phối trí còn phụ thuộc vào nhiệt... hoà SPT có ảnh hưởng đến độ bền của trạng thái hoá trị của nguyên tố Thường sự phối trí của các phối tử khác nhau đối với ion kim loại làm tăng độ bền của trạng thái hoá trị cao nhất Ví dụ, trong các hợp chất đơn giản trạng thái Co(III) kém bền, trong khi đó nhiều phức chất của Co(III) có độ bền cao 19 Sự bão hoà SPT có ảnh hưởng đến độ bền của trạng thái hoá trị của nguyên tố Thường sự phối trí của... tách khỏi nhau (điện ly hoàn toàn) - Ion phức điện ly rất yếu, có thể bỏ qua sự điện ly của ion phức Ví dụ: [Ag(NH3)2]Cl = [Ag(NH3)2]+ + Cl- Nếu quan tâm đến sự điện ly của ion phức, ta có cân bằng: MAa ⇌ M + a A [MA a ]  [M ][A]a Phức chất càng bền, hằng số  = càng lớn  được gọi là hằng số bền của phức chất MAa 13 1.2.3 Số phối trí Số phối trí (SPT) của M là số liên kết mà ion trung tâm M tạo được... Những phức chất tan có màu đậm thường được dùng trong phương pháp so màu để xác định nồng độ ion kim loại Ví dụ: + Để xác định nồng độ Cu2+ người ta tạo phức với NH3 tạo thành dung dịch [Cu(NH3)4]2+ có màu xanh đặc trưng: Cu2+ + 4NH3  [Cu(NH3)4]2+ + Để xác định nồng độ Ti(IV), người ta tạo phức với H2O2 tạo thành dung dịch [TiO(H2O2)2]2+ có màu vàng đặc trưng: TiOSO4 + 2H2O2  [TiO(H2O2)2]SO4 33 - Phức. .. cho phức rắn có màu: 2M+ + Na3[Co(NO2)6]  M2Na[Co(NO2)6]↓ + 2Na+ 31 + Thuốc thử Nestler K2[HgI4] trong môi trường kiềm tạo phức với NH4+ có màu vàng rất đặc trưng: NH4+ + 2[HgI4]2- + 2OH-  [NH2(HgI)2]I↓ + 5I- + 2H2O + Thuốc thử K4[Fe(CN)6] trong môi trường axit tạo phức với Fe3+ có màu xanh berlin đặc trưng: 4Fe3+ + 3[Fe(CN)6]4-  Fe4[Fe(CN)6]3↓ + Thuốc thử K3[Fe(CN)6] trong môi trường axit tạo phức. .. hưởng đến độ bền của trạng thái hoá trị của nguyên tố Thường sự phối trí của các phối tử khác nhau đối với ion kim loại làm tăng độ bền của trạng thái hoá trị cao nhất Ví dụ, trong các hợp chất đơn giản trạng thái Co(III) kém bền, trong khi đó nhiều phức chất của Co(III) có độ bền cao 20 1.2.4 Dung lượng phối trí của phối tử: - DLPT của một phối tử là số vị trí phối trí mà nó chiếm được trong cầu nội... tạo phức với H2O2 tạo thành dung dịch [TiO(H2O2)2]2+ có màu vàng đặc trưng: TiOSO4 + 2H2O2  [TiO(H2O2)2]SO4 33 - Phức chất [CuPy2(SCN)2] màu xanh để xác định Cu2+ - Phức chất niken dimetyl glyoxim màu đỏ để xác định Ni2+ 34 - Trong phân tích định lượng, sử dụng EDTA (Na2H2Y) tạo phức bền với các cation kim loại Phản ứng của EDTA với các cation kim loại xảy ra theo tỷ lệ hợp thức đương lượng nghiêm