Phức chất là một bộ phận quan trọng của hoá học vô hiện đại Thật vậy, phần lớn các hợp chất vô là những phức chất Trong các giáo trình hoá vô thường có phần dành riêng hoặc đề cập đến phức chất, việc giải thích sự hình thành và tồn tại của nhiều hợp chất vô dựa sở các thuyết liên kết phức chất Phức chất ngày càng có nhiều ứng dụng rộng rãi không hoá học mà còn cả các lĩnh vực sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, y học, đời sống…Vì thế, một những hướng nghiên cứu của hoá học vô là phức chất đã được bắt đầu khá sớm và ngày càng phát triển Để có thể làm tốt công tác nghiên cứu ứng dụng vào các lĩnh vực trên, phải có những kiến thức bản về phức chất Từ thực tế nói trên, mạnh dạn chọn đề tài: “Ứng dụng thuyết VB, trường tinh thể giải thích một số phức chất”
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC =====***===== HOÀNG THỊ DƯƠNG ỨNG DỤNG THUYẾT VB, TRƯỜNG TINH THỂ GIẢI THÍCH MỘT SỐ PHỨC CHẤT KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chun ngành: Hóa vơ Người hướng dẫn khoa học: ThS Hoàng Quang Bắc HÀ NỘI, 2015 LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian cố gắng tìm tòi, nghiên cứu, khoá luận tốt nghiệp với đề tài: “Ứng dụng thuyết VB, trường tinh thể giải thích một số phức chất” đã được hoàn thành Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới ThS Hoàng Quang Bắc người đã quan tâm, động viên và tận tình hướng dẫn em quá trình thực hiện khoá luận này Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa hoá học của trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt quá trình học tập và nghiên cứu Nhân dịp này em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình bạn bè đã ở bên giúp đỡ động viên em suốt quá trình học tập vừa qua Mặc dù đã hết sức cố gắng công việc hoàn thành khoá luận không thể tránh khỏi những thiếu xót Vì vậy, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô và bạn bè! Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Sinh viên Hoàng Thị Dương DANH MỤC VIẾT TẮT AO : orbitan NL : lượng NLOĐTTT : lượng ổn định trường tinh thể KL : kim loại TH : trường hợp T : tetraedre (tứ diện) CSFE : Năng lượng bền hoá trường tinh thể DANH MỤC BẢNG HÌNH BẢNG Bảng 1.1 Tên của các phối tử Bảng 1.2.Thông số tách lượng trường tinh thể 13 Bảng 1.3 Bước sóng của ánh sáng trông thấy và màu 14 Bảng 2.1 Một số dạng lai hoá 17 HÌNH Hình 1.1 Đồng phân cis-điclorođiammin Platin (II) và đồng phân trans -điclorođiammin Platin (II) Hình 1.2 Đồng phân cis-điclorotetraammin coban (III) và đồng phân trans-điclorotetraammincoban (III) Hình 1.3 Giản đồ tách lượng của phức bát diện 11 Hình 1.4 Giản đồ tách lượng của phức tứ diện 12 Hình 2.1 Dạng hình học của ion phức [CoF6]3- 20 Hình 2.2 Dạng hình học của ion phức [Co(CN)6]3- 22 Hình 2.3 Cấu tạo vuông phẳng của phức chất [NiSe4]2- 28 Hình 2.4 Cấu tạo vuông phẳng của phức chất trans-[PtCl2(NH3)2(H2O)2]2+ 29 Hình 2.5 Cấu tạo của phức chất trans-[PtCl2(NH3)2(H2O)2]2+ 29 Hình 2.6 Cấu tạo của phức Fe(CO)5 33 Hình 2.7 Cấu tạo của phức [Co2(CO)8] 33 Hình 2.8 Cấu tạo của phức Ni(CO)4 34 Hình 3.1 Sự biến đối orbitan phức bát diện 37 Hình 3.2 Sự tách mức lượng orbital d phức bát diện 37 Hình 3.3 Sự biến đổi lượng của orbital d phức tứ diện 38 Hình 3.4.Sự tách lượng orbital d phức tứ diện 39 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHỨC CHẤT 1.1 Một số khái niệm phức chất [2][6][10] 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Cấu tạo phức chất 1.2 Thuyết VB giải thích liên kết phức chất [8] 1.2.1 Luận điểm 1.2.2 Nội dung 1.2.3 Ưu nhược điểm của thuyết VB 10 1.3 Thuyết trường tinh thể giải thích phức chất [8] 10 1.3.1 Luận điểm 10 1.3.2 Nội dung 11 1.3.3 Giải thích mợt sớ tính chất của phức: 12 1.3.4 Ưu điểm hạn chế 14 CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG THUYẾT VB VÀO GIẢI THÍCH MỘT SỐ PHỨC CHẤT 16 2.1 Nội dung [6] 16 2.1.1 Một số trường hợp lai hoá 16 2.1.2 Cường độ của phối tử 17 2.2 Giải thích phức chất theo thuyết VB 17 2.3 Một số bài tập ứng dụng 18 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG THUYẾT TRƯỜNG TINH THỂ GIẢI THÍCH MỘT SỐ PHỨC CHẤT 36 3.1 Cơ sở thuyết trường tinh thể [8][9] 36 3.2 Thông số tách lượng ( ký hiệu:= -10Dq ) 36 3.3 Các yếu tố ảnh hưởng thông số tách 39 3.4 Ảnh hưởng của trường phối tử đến cấu hình electron d của ion trung tâm 41 3.5 Năng lượng bền hoá bởi trường tinh thể 42 3.6 Bài tập ứng dụng thuyết trường tinh thể giải thích phức chất 43 KẾT LUẬN 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Phức chất là một bộ phận quan trọng của hoá học vô hiện đại Thật vậy, phần lớn các hợp chất vô là những phức chất Trong các giáo trình hoá vô thường có phần dành riêng hoặc đề cập đến phức chất, việc giải thích sự hình thành và tồn tại của nhiều hợp chất vô dựa sở các thuyết liên kết phức chất Phức chất ngày càng có nhiều ứng dụng rộng rãi không hoá học mà còn cả các lĩnh vực sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, y học, đời sống…Vì thế, một những hướng nghiên cứu của hoá học vô là phức chất đã được bắt đầu khá sớm và ngày càng phát triển Để có thể làm tốt công tác nghiên cứu ứng dụng vào các lĩnh vực trên, phải có những kiến thức bản về phức chất Từ thực tế nói trên, mạnh dạn chọn đề tài: “Ứng dụng thuyết VB, trường tinh thể giải thích một số phức chất” nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho các bạn học tập và nghiên cứu Mục đích, nhiệm vụ của nghiên cứu của đề tài 2.1 Mục đích nghiên cứu Ứng dụng thuyết VB, trường tinh thể giải thích mợt sớ phức chất 2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu Tổng quan một số vấn đề về phức chất, thuyết VB và thuyết trường tinh thể Nghiên cứu ứng dụng thuyết VB, trường tinh thể giải thích một số phức chất Nghiên cứu hướng dẫn đưa cách giải Giả thuyết khoa học Việc vận dụng thuyết VB, thuyết trường tinh thể giải thích một số phức chất rất quan trọng Để phát triển nâng cao lực nhận thức, tư duy, sáng tạo, độc lập của người học thì phải xây dựng hệ thống câu hỏi và bài tập có chất lượng cao Phương pháp nghiên cứu 4.1 Phương pháp đọc sách và tài liệu tham khảo 4.2 Phương pháp thực nghiệm 4.3 Phương pháp chuyên gia CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHỨC CHẤT 1.1 Một số khái niệm phức chất [2][6][10] 1.1.1 Khái niệm Khái niệm phức ở chủ yếu được giới hạn những phân tử loại MLk, đó k ion hay phân tử L được gọi phối tử phân bố một cách xác định chung quanh nguyên tử hay ion kim loại chuyển tiếp M được gọi ion tạo phức, nguyên tử tạo phức hay nói chung hạt tạo phức Ví dụ: Một số phức chất là chất điện ly, phân ly thành ion phức: H 2[SiF6]; H[AuCl4] (axit); [Cu(NH3)4](OH)2 (bazơ); K2[HgI4] (muối) Ngoài còn những phức chất không là chất điện ly, không tồn tại những ion phức: [Pt(NH3)2Cl2]; [Ni(CO)4] Phần viết ngoặc vuông bao gồm hạt tạo phức và các phối tử gọi là cầu nội hay còn gọi là cầu phối trí 1.1.2 Cấu tạo phức chất 1.1.2.1 Nguyên tử trung tâm Chất tạo phức có thể ion hay nguyên tử và thường được gọi chung nguyên tử trung tâm Phối tử hay ligand là ion ngược dấu hay phân tử trung hòa điện được phới trí xung quanh ngun tử trung tâm Điện tích cầu nợi tởng điện tích của ion ở cầu nợi Những ion nằm ngoài ngược dấu với cầu nội tạo nên cầu ngoại Ví dụ: Trong phức [Cu(NH3)4](OH)2 cầu nợi [Cu(NH3)4]2+ (gồm ion Cu2+ phân tử NH3) cầu ngoại ion OH- Cầu nội của phức chất có thể cation (ví dụ: [Cu(NH3)4] 2+, có thể anion (ví dụ:[AuCl4], [SiF6]2-), có thể phân tử trung hòa điện, không phân ly dung dịch (ví dụ: [Ni(CO)4] ) Như vậy hạt tạo phức có thể ion (Cu2+, Au3+ ) hay nguyên tử (Ni, Co ) có thể kim loại hay không kim loại (Si) 1.1.2.2 Phối tử Các phối tử phức thường ion F-, Cl-, CN-, phân tử trung hòa điện H2O, NH3, pyridin (C5H5N) Dựa vào sớ ngun tử mà phới tử có thể phới trí quanh hạt tạo phức, người ta chia phới tử làm phới tử mợt (ví dụ F-, OH-, NH3 ) hay phối tử nhiều Ví dụ: phới tử càng phân tử etylendiamin (viết tắt en), ngồi cịn có phới tử EDTA (etylendiamintetra axetat), càng trilon B 1.1.2.3 Số phối trí Sớ phới tử được phân bớ trực tiếp chung quanh hạt tạo phức được gọi sớ phới trí Ví dụ: sớ phới trí của ion Co3+ phức [Co(NH3)6]Cl3 6, của Cu2+ phức [Cu(en)2]2+, [Cu(NH3)4](OH)2 đều phới tử mợt tạo nên sớ phới trí phới tử hai tạo nên sớ phới trí Đới với một số hạt tạo phức, số phối trí thường có giá trị xác định, ví dụ đới với Cr3+ Pt4+ sớ phới trí ln là Trong trường hợp chung, đối với đa số hạt tạo phức sớ phới trí có những giá trị khác tùy thuộc vào bản chất phối tử và điều kiện hình thành phức chất Ví dụ ion Ni2+ phức chất có thể có sớ phới trí 1.1.2.4 Danh pháp Tên gọi phức chất bao gồm tên của cation tên của anion Tên gọi của ion phức gờm có: sớ phới tử tên của phối tử anion + số phối tử tên của phới tử phân tử trung hịa + tên của ngun tử trung tâm sớ oxi hóa a, Hãy vẽ giản đồ tách mức lượng cho phức chất b, Tính lượng ổn định trường tinh thể theo NL tách ∆ và NL ghép đôi electron P c, Giải thích tại các phức coban có nhiều màu Ti(IV) và Zn(II) lại khơng màu Momen từ, B 0,0 4,9 3,8 3,8 1,7 Phức [Co(NH3)6]3+ [Co(F)6]3[Co(H2O)6]2+ [Co(Cl)4]2[Co(oaph)2] Màu Vàng Xanh Hồng Xanh Đỏ Hướng dẫn a, Áp dụng công thức 𝝁 = √𝒏(𝒏 + 𝟐) Từ giá trị momen từ tính được số e chưa ghép đôi ở phức 1,2,3,4,5 lần lượt là 0,4,3,3,1 Phức 1,2,3 có cấu trúc bát diện ( phối tử ) Phức [Co(NH3)6]3+ NLOĐ= 2,4∆0 +2P Phức [Co(F)6]3NLOĐ= - 0,4∆0 52 Phức [Co(H2O)6]2+ NLOĐ= - 0,8∆0 Phức [Co(Cl)4]2NLOĐ= - 0,6∆0 Phức [Co(oaph)2] NLOĐ= - 2,684∆0 + P [CoCl4]2- và [Co(oaph)2] có số phối trí là vì không có nguyên tử cho (oaph là phối tử càng ) Chúng có thể vuông phẳng hoặc tứ diện Phức tứ diện tương ứng với 3e chưa ghép đôi Còn phức vuông phẳng tương ứng với 1e chưa ghép đôi c, Phức Co có nhiều màu vì Co(II) và Co(III) đều có các obitan chưa được lấp đầy e Electron có thể chuyển từ obitan có lượng thấp lên obitan có lượng cao Năng lượng cần thiết cho sự chuyển e đó nằm vùng nhìn thấy Trái lại, phức Zn(II) không màu vì các obitan d đã được lấp đầy hoàn toàn và bất kì sự chuyển e nào lên obitan có lượng cao đòi hỏi lượng nằm ngoài vùng nhìn thấy đó không có màu Ti(IV) không có electron d, nên không có sự chuyển e, đó không có màu Câu 30: 53 Viết cấu hình của phức sau theo thuyết trường tinh thể [Fe(H2O)6]2+ và [Fe(CN)6]4- Biết lượng tách tương ứng với các phúc là ∆1 = 38kcal/mol và ∆2 = 95kcal/mol Hãy tính nang lượng ổn định trường tinh thể và momen từ của phức Hướng dẫn [Fe(H2O)6]2+: ∆1P có sự dồn e Cấu hình e phức 𝑡2𝑔 Phức spin thấp, nghịch từ NLOĐ = (-(0,4.6) +0.0,6)∆2 + 3P = -2,4 ∆2 + 3P= -2,4.95 +3 50 = -78kcal/mol Câu 31: 54 Người ta tổng hợp [NiSe4]2-, [ZnSe4]2- và xác định phức chất của Ni có hình vng phẳng, của Zn có hình tứ diện đều Hãy đưa mợt cấu tạo hợp lí cho trường hợp giải thích quan điểm của Phức chất [PtCl2(NH3)2] xác định là đồng phân trans- Nó phản ứng chậm với Ag2O cho phức chất [PtCl2(NH3)2(OH2)2]2+ (kí hiệu X) Phức chất X không phản ứng với etylenđiamin (en) tỉ lệ mol phức chất X : en = : Hãy giải thích kiện vẽ (viết) cấu tạo của phức chất X Hướng dẫn Niken có mức oxi hố phở biến nhất +2, kẽm có mức oxi hố phở biến nhất +2 Selen có tính chất giớng lưu huỳnh đó có khả tạo thành ion polyselenua Se 22 hay [ -Se —Se-]2- Cấu tạo vuông phẳng của phức chất [NiSe4]2- cấu hình electron của ion Ni2+ cho phép sự lai hoá dsp2 Cấu tạo tứ diện đều của phức chất [ZnSe4]2- cấu hình electron của Zn2+ cho phép sự lai hố sp3 Tởng hợp của yếu tố cho phép đưa cấu tạo sau của phức chất: Se Se Se Ni Se Zn Se Se Se Se đó ion điselenua đóng vai trò phối tử [PtCl2(NH3)2] (1) là đồng phân trans- đòi hỏi phức chất phải có cấu tạo vng phẳng: 55 Cl H3N Pt NH3 (1) Cl Phản ứng của (1) với Ag2O: Trans-[PtCl2(NH3)2] + Ag2O + H2O → Trans-[PtCl2(NH3)2(H2O)2]2+ + 2OHEtylenđiamin là phối tử hai mạch ngắn Khi phới trí với ion kim loại chiếm vị trí phới trí cạnh (vị trí cis) Hiện tượng en khơng thể phản ứng với [PtCl2(NH3)2(H2O)2]2+ theo phản ứng: [PtCl2(NH3)2(H2O)2]2+ + en → [PtCl2(NH3)2(H2O)2en]2+ + 2H2O chứng tỏ phân tử H2O nằm ở vị trí trans đối với Như vậy công thức cấu tạo của phức chất phải là: OH2 Cl H3N Pt NH3 Cl OH2 Câu 32: Trong TH nào NL tách ∆ hoặc NN ổn định trường tinh thể Hai trường hợp có trùng khơng ? cho ví dụ ? Giải thích tại thuyết trường tinh thể không áp dụng với phức của KL tḥc phân nhóm chính Cho các ion có phân lớp ngoài cùng d5, d6,d7, d8,d9,d10 Ion dn nào có NL ổn định trường tinh thể nhỏ nhất TH lượng tách ∆ lớn NL ghép đôi P giải thích ? Ion phức dn nào có tính chất từ thay đổi đối với phối tử trường mạnh và trường yếu trường bát diện Giải thích ? 56 Hướng dẫn ∆ = không có trường hoặc trường đối xứng trường hợp của ion tự NLOĐTTT = Khi electron chiếm có mức NL thấp và cao trường hợp ion phức d5 trường yếu và ion phức d10 Kim loại thuộc phân nhóm chính không có lớp vỏ d điền electron Chỉ có lớp d trống hoặc lớp d đã lấp đầy NLOĐTTT = Chỉ có d10 (NLODTTT=0), nếu ∆ < P có d5 và d10 d4, d5,d6, d7 Đối với d1, d2, d3 các electron điền vào obitan mức thấp nên không phụ thuộc vào ∆ Đối với d8, d9, d10 các obitan mức thấp đã được điền đủ nên không phụ thuộc vào ∆ Câu 33: Hãy xác định ion phức [Mn(CN)6]3- có e đợc thân Phức spin cao hay thấp Hiệu số của mức lượng t2g và eg của obitan nguyên tử trường tinh thể bát diện hoặc tứ diện phụ thuộc vào ion trung tâm và cả phối tử tạo nên phức a, ion Kl nào sau có thể cho giá trị này lớn nhất (a) Rh3+ (b) Cr3+ (c) Fe3+ (d)Co3+ b, Phới tử nào sau có thể cho giá trị ∆0 lớn nhất (a) CN- (b)NH3 (c) H2O, (d) OHHướng dẫn Ion kim loại Mn3+: [Ar]3d4 [Mn(CN)6]3- có electron độc thân Phức spin thấp thông số ∆ lớn a, (a) Rh3+ b, (a) CNCâu 34: 57 Phổ hấp thụ của [Cu(H2O)6]2+ có mợt cực đại hấp thụ 12500cm-1 Tại chuyển từ [Ti(H2O)6]3+ sang [Cu(H2O)6]2+ lại có chuyển dịch phổ hấp thụ vậy? Hướng dẫn Phổ hấp thụ của [Cu(H2O)6]2+ có mợt cực đại hấp thụ ở 12500cm-1 Các ion Cu2+ có điện tích 2+ nên hút phối tử yếu Ti3+ Ảnh hưởng của phối tử đến các mây điện tích electron d giảm nên lượng tách nhỏ trường hợp Ti3+ Do đó bức xạ chuyển sang vùng có bước sóng dài Câu 35: Hãy giải thích ion CrO42- MnO4- tḥc phức có màu Hãy dự đoán xem vùng khả kiến ion MnO4- hấp thụ bước sóng dài hay ngắn so với ion CrO42-, biết lượng của chuyển mức kèm chuyển điện tích có liên quan đến thế khử Phổ hấp thụ e của ion [Mn(H2O)6]2+ vùng trống 600 500 400 20.0 00 25.00 300 0.03 0.02 0.01 30.00 Tần số cm-1 Giải thích nguyên nhân gây cường độ bé của giải hấp thụ, gây màu yếu của [Mn(H2O)6]2+ 58 Hướng dẫn Ion MnO4- có màu tím, cịn ion CrO42- có màu vàng đậm Những ion đó theo thuyết trường tinh thể được xem những phức chất của kim loại chuyển tiếp Cường độ màu lớn của chúng không thể sinh bởi sự chuyển dời electron d-d vì trường hợp này, ion trung tâm Mn7+ hay Cr6+ (khơng có electron d) Theo thuyết MO, màu đậm đó sinh bởi sự chuyển dịch e từ phối tử O đến nguyên tử trung tâm Mn hay Cr làm thay đổi điện tích của chúng sự chủn đởi vậy được gọi sự chuyển điện tích Khi nhận lượng của bức xạ, e định chỗ chủ yếu ở nguyên tử ôxi ion MnO4- hay ion CrO42- chuyển dời đến obitan phân tử d trống định chỗ chủ yếu ở nguyên tử kim loại Mn hay Cr Sự chuyển dời không bị ngăn cấm bởi quy tắc lọc lựa của hóa học lượng tử nên dải hấp thụ có cường độ lớn cho màu đậm MnO4- hấp thụ bước sóng dài CrO42- Cường độ hấp thụ bé của dải hấp thụ gây màu yếu của ion [M(H2O)6]2+, điều có liên quan với đợ bền cao của cấu hình electron 3d5, vi phạm quy tắc: độ bội, quy tắc Laport, tính đối xứng trường bát diện Câu 36: Phổ hấp thụ của [Cu(H2O)6]2+ có mợt cực đại hấp thụ 12500cm-1 Tại chuyển từ [Ti(H2O)6]3+ sang [Cu(H2O)6]2+ lại có chuyển dịch phổ hấp thụ vậy? Hướng dẫn Phổ hấp thụ của [Cu(H2O)6]2+ có mợt cực đại hấp thụ ở 12500cm-1 Các ion Cu2+ có điện tích 2+ nên hút phới tử yếu Ti3+ Ảnh hưởng của phối tử đến các mây điện tích electron d giảm nên 59 lượng tách nhỏ trường hợp Ti3+ Do đó bức xạ chuyển sang vùng có bước sóng dài Câu 37: (Bài chuẩn bị icho 39th) Trong lịch sử có vài cơng thức chế tạo mực để viết mật mã hầu hết số chúng đều dựa tính chất của ḿi coban (II) Do có màu hồng nhạt nên mực coban trở nên không màu viết lên giấy Tuy nhiên đun nóng dịng chữ màu xanh sáng x́t hiện Chúng ta biết một số ứng dụng của muối coban (II) phụ thuộc vào biến đổi màu Những viên silica-gel có thêm vào ḿi Co(II) có màu xanh sáng thiết bị làm khơ nhanh chóng trở thành màu hồng hút nước Đây tín hiệu để tiến hành hoạt hóa lại silica-gel (làm khơ lại hấp thụ q nhiều nước) Đơn giản mợt tờ giấy có tẩm ḿi CoCl2 bão hịa chủn thành màu xanh khơng khí khơ có hình thành CoCl2·4H2O, lại chuyển về màu hồng của CoCl2·6H2O môi trường ẩm ướt Như vậy tờ giấy có thể đóng vai trò mợt vật thị ẩm kế (dụng cụ xác định độ ẩm) Sử dụng giá trị nhiệt động cho bảng xác định ngưỡng độ ẩm (%) mà ẩm kế có thể phát hiện Hợp chất CoCl2.6H2O(tt) -∆f𝑯𝟎𝟐𝟗𝟖 , KJ/mol 2113.0 𝑺𝟎𝟐𝟗𝟖 , J/(molK) 346.0 CoCl2.4H2O(tt) 1538.6 211.4 H2O(l) 285.8 70.1 H2O(k) 241.8 188.7 60 Sự chuyển màu từ ”hồng (thỉnh thoảng tím) ↔ xanh da trời” mơ tả giải thích có xây dựng lại kiểu phới trí quanh ion Co2+: từ bát diện (octahedral) ↔ tứ diện (tetrahedral) Ở câu chuyển cấu trúc xảy chất [Co(H2O)6]oct2+↔ [Co(H2O)4]tetr2+ Như một quy luật, hợp chất có kiểu phới trí tứ diện đều ít bão hòa so với bát diện Tuy nhiên ta thử so sánh điều này đối với phức tứ diện bát diện hợp chất Co2+ Để hiểu lý về tính chất so sánh phức: a) [Cr(H2O)6]3+ [Cr(H2O)4]3+, b) [Co(H2O)6]2+ [Co(H2O)4]2+ Vẽ giản đồ tách mức lượng của ion trung tâm theo lý thuyết trường tinh thể Chỉ tách mức lượng obitan 3d của kim loại; thông số tách mức lượng các obitan d: ∆ Đối với ion cho biết cấu hình electron có mặt phân lớp obitan d của kim loại Tính lượng bền hóa trường tinh thể (CSFE) của ion , so sánh rút kết luận Hướng dẫn Phức [Co(H2O)6]2+ [Co(H2O)4]2+ Co2+: [Ar]3d7 H2O là phối tử trường yếu không có sự dồn e Cấu hình e phức t2g4eg2 Cr(24): [Ar]3d6 Cr3+: [Ar]3d3 H2O là phối tử trường yếu không có sự dồn e a) CFSE ([Cr(H2O)6]3+) = –6/5 ∆o = –1.2∆o; 61 CFSE([Cr(H2O)4]3+) = –4/5 ∆t ≈ –16/45 ∆o = – 0.36 ∆o (cho ∆t ≈ 4/9 ∆o); b) CFSE ([Co(H2O)6]2+) = –4/5 ∆o = –0.8 ∆o; CFSE ([Co(H2O)4]2+) = –6/5 ∆t ≈ –24/45 ∆o = –0.53 ∆o (cho ∆t ≈ 4/9 ∆o); Giá trị |CFSE(tứ diện) – CFSE(bát diện)| nhỏ nhất dựa vào cấu hình của d7 (trường hợp Co2+) Thuyết trường tinh thể giả thiết tồn tại liên kết ion giữa phối tử và ion trung tâm Điều này đúng với trường hợp của axit cứng (ion trung tâm) – bazơ cứng (phối tử) HSAB (xem dưới) Đối với ion Co2+ (gần là một axit ́u) sự xây dựng tính chất cợng hố trị liên kết của ion trung tâm với một phới tử cực tính lớn làm bền đới với phức tứ diện 3.7 Bài tập tự giải Câu 38: Khi bị kích thích e chuyển từ mức lượng thấp lên mức lượng cao xảy hấp thụ ánh sáng ứng với bước sóng ƛ Hãy tính bước sóng này theo (A0) biết lượng tách mức của phức [Co(CN)6]3- là 99,528kcal/mol Cho h= 6,62 10-34 J s c = 3.108 m/s Câu 39: Dựa vào thuyết trương tinh thể giải thích hiện tượng hợp chất của nguyên tố chuyển tiếp thường có màu, cịn hợp chất của ngun tớ khơng chủn tiếp thường khơng có màu Các hợp chất của ngun tớ f thường có màu khơng? Vì sao? Câu 40: Cho biết cấu hình electron, spin tồn phần của trường tinh thể trường phối tử mạnh và trường phối tử yếu với trạng thái bản 62 của phức bát diện biết electron d của ion trung tâm 1-10 Rút kết luận phân bố e với lượng tách Câu 41: Giải thích tại các ion phức [Mn(H2O)6]2+ và [FeF6]3- màu ? cho biết H2O và F- là phới tử trường yếu Câu 42: Cả phức [Fe(CN)6]4- và phức [Fe(H2O)6]2+ đều khơng màu dung dịch lỗng Phức thứ nhất có spin thấp và phức thứ hai có spin cao a, Có electron chưa ghép đơi ion b, Tại NL tách ∆ đối với phức khác đáng kể không phải phức nào có màu Câu 43: Giải thích tại phức [Co(NH3)6]3+ là phức spin thấp ? Sự chuyển mức d-d phức có bị cấm theo quy tắc spin không ? Giải thích tại phức [Co(NH3)6]3+ có màu ? 63 KẾT LUẬN Trong quá trình thục hiện khoá luận, đã tiến hành nghiên cứu được các nội dung sau đây: - Đưa được tổng quan về phức chất - Nội dung của thuyết VB, trường tinh thể - Sưu tầm và xây dựng một số bài tập + Ứng dụng thuyết VB vào giải thích một số phức chất + Ứng dụng thuyết trường tinh thể vào giải thích một số phức chất 64 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đào Đình Thức Cấu tạo nguyên tử liên kết hoá học Nxb ĐH THCN, 1980 Đào Đình Thức Cấu tạo nguyên tử liên kết hoá học Nxb ĐH THCN, 1980 Đặng Trần Phách Bài tập hoá sở Nxb giáo dục, 1985 Hồ Viết Quý Các phương pháp phân tích quang học hố học Nxb ĐHQG HN, 1999 Hồ Viết Quý Phức chất, phương pháp nghiên cứu ứng dụng hoá học đại Nxb ĐHQG HN, 1995 Hồ Viết Quý Phức chất hoá học Nxb KH KT, 2000 F Cotton, G Wilkinson Cơ sở hố học vơ Nxb ĐH THCN, 1984 Hồng Nhâm Hố học vơ tập 1,2,3 Nxb giáo dục, 2000 Hồng Nhâm Hoá học nguyên tố T1, Nxb đại học quốc gia, 2004 10 Kiều Phương Hảo ( 2007), Thuyết VB với cấu trúc phân tử kiểu ABn của một số chất vô và vận dụng giảng dạy hoá học 10 THPT, khoá luận tốt nghiệp, Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2, Hà Nội 11 Laitinen Phân tích hố học Nxb KH KT, 1975 12 Lê Chí Kiên Phức chất Trường Đại học tởng hợp Hà Nợi, 1971 13 Ngũn Tinh Dung Hố phân tích Tập Nxb GD 14 Trần Thị Bình Cơ sở hoá học phức chất NXB Khoa học kĩ thuật, 2008 15 Trần Thị Đà-Nguyễn Hữu Đĩnh Phức chất Phương pháp tổng hợp nghiên cứu cấu trúc Nxb KH KT, 2007 16 Võ Quang Mai - Trần Dương (2005), Bài giảng hoá học phức chất (dành cho cao học), Huế 66 ... CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG THUYẾT TRƯỜNG TINH THỂ GIẢI THÍCH MỘT SỐ PHỨC CHẤT 3.1 Cơ sở thuyết trường tinh thể [8][9] Thuyết trường tinh thể lần đầu tiên được nhà vật lý sử dụng để giải thích. .. phức chất theo thuyết VB 17 2.3 Một số bài tập ứng dụng 18 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG THUYẾT TRƯỜNG TINH THỂ GIẢI THÍCH MỘT SỐ PHỨC CHẤT 36 3.1 Cơ sở thuyết trường tinh. .. dụng thuyết trường tinh thể vào các đối tượng kết ḷn thu được khơng phù hợp với dữ kiện thực nghiệm 15 CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG THUYẾT VB VÀO GIẢI THÍCH MỘT SỐ PHỨC CHẤT 2.1 Nợi dung