Cu2+ có cấu hình e ngoài cùng 3d9. Trong dung dịch Cu2+ tồn tại ở dạng ion phức aquơ [Cu(H2O)6]2+ có cấu hình bát diện lệch với ion Cu2+ ở trung tâm, trong đó hai phân tử nước ở các xa hơn so với 4 phân tử H2O còn lại.
Cu2+ là ion có khả năng tạo phức mạnh với nhiều phối tử vô cơ và hữu cơ. Tóm tắt khả năng tạo phức của Cu2+ ở bảng 1.1
Bảng 1.3. Khả năng tạo phức của Cu(II)
Ion trung tâm Số phối trí Cấu trúc Phức chất
4 5
Tứ diện (biến dạng) Lưỡng chóp tam giác
Cr[CuCl4] [Cu(dipy)2I]
Cu(II): d9 5 4* 6* 7 Chóp vuông Vuông phẳng Bát diện biến dạng kéo dài Bát diện biến dạng dẹt [Cu(DMG)2] (rắn) CuO, [Cu(Py)4]2+ CuCl2,[Cu(H2O)6]2+ KCuF3, K2CuF4
Trong đó số phối trí đặc trưng là số phối trí 4 và 6. Số phối trí cưc đại của Cu2+
bằng 6 ứng với các phức bát diện có cấu trúc sau: [σ lk
z2]12[πd]6[σ plk
z2]2[σ plk
x2- y2]. Vì trên obitan σ plk
x2-y2 chỉ có một electron nên liên kết của Cu2+ với phối tử tạo thành bởi các obitan σ plk
x2- y2 bền hơn tạo thành bởi các obitan σplk
z2 . Nói cách khác là 4 phối tử trong mặt phẳng xy liên kết với Cu2+ bền hơn 2 phối tử nằm trên trục z. Do đó khoảng cách giữa Cu2+ và các phối tử nằm trên mặt phẳng xy ngắn hơn khoảng cách giữa Cu2+ và các phối tử nằm trên trục z. Đôi khi sự khác nhau đó lớn đến nỗi các phức Cu(II) có thể xem là phức chất vuông phẳng. Như vậy, người ta thường gặp các hợp chất trong đó số phối trí của đồng bằng 4 (hình vuông) và 6 (bát diện). Trên thực tế, phức của Cu2+ không tồn tại ở dạng bát diện đều mà ở dạng bát diện biến dạng (kéo dài theo trục z) và đặc biệt là có cấu trúc vuông phẳng với số phối trí 4. Có nhiều phức vuông phẳng tạo bởi Cu2+, dải hấp
thụ thuộc bước chuyển d-d thường nằm trong vùng 16000- 18000cm-1 (625 -
555nm).
Đối với Cu(II) cả phức cation và anion đều rất đặc trưng. Chẳng hạn như khi
hoà tan muối Cu(II) vào nước hay cho CuO (màu đen) và Cu(OH)2 (màu xanh da
trời) tác dụng với axit thì tạo thành các phức aquơ màu xanh da trời kiểu [Cu(H2O)6 ]2+.
Các phức chất của anion, các cuprat (II) cũng đặc trưng đối với Cu (II).
Chẳng hạn khi đun nóng trong các dung dịch kiềm đặc Cu(OH)2 bị hòa tan một
phần tạo thành hydroxocuprat (II) màu xanh thẫm kiểu M2 [Cu(OH)4]. Người ta cũng biết nhiều phức chất anion của Cu(II) với các anion cacbonat, sunfat và các anion phức tạp khác, chẳng hạn tách được kalicacbonatocuprat(II): K2Cu(CO3)2 màu
xanh sẫm. Khác với Cu(CN)2 các xyanocuprat(II) M2 [Cu(CN)4] rất bền và dễ tan trong nước.