Nếu trong dung dịch có chứa hai hay nhiều ion có khả năng tạo đợc kết tủa với cùng một ion khác, nhng các kết tủa hình thành có độ tan khác nhau nhiều thì khi thêm ion có khả năng tạo kết tủa với các ion trong dung dịch vào thì các kết tủa lần lợt đợc hình thành. Hiện t- ợng tạo thành lần lợt các kết tủa trong dung dịch đựơc gọi là kết tủa phân đoạn.
Nếu cho thuốc thử A vào dung dịch có chứa hai ion kim loại M và N ( để đơn giản ta khơng ghi điện tích các ion) cùng tạo đợc MA và NA
M + A MA (1) N + A NA (2)
Thì thứ tự xuất hiện các kết tủa phụ thuộc quan hệ giữa nồng độ của các thuốc thử và tích số tan của các kết tủa
Giả thiết CM = C1, CN = C2; T (MA) = T1; TNA = T2 thì + điều kiện để có kết tủa MA xuất hiện là:
CA(1). C1 ≥ T1 CA(1) ≥ T1/C1 (*) + điều kiện để có kết tủa NA xuất hiện là:
CA(2). C2 ≥ T2 CA(2) ≥ T2/C2 (**)
Nếu CA(1) < CA(2) kết tủa MA sẽ xuất hiện trớc. Sau đó, khi nồng độ M giảm xuống đến một mức nào đó thì cả hai kết tủa cùng xuất hiện khi thêm thuốc thử A
Lúc kết tủa NA bắt đầu tách ra thì: [A] = 2 2 C T = ] [ 1 M T [M] còn lại là: [M] = C2. 2 1 T T
Nếu [M] ≤ 1/1000 CM thì có thể coi M đã đợc kết tủa hồn tồn
VD1: Trong một dung dịch có chứa các ion I- 0,01 M, ion Cl- 1M. Biết TAgI = 10-16, TAgCl = 10-10. Có thể kết tủa lần lợt các ion I- và Cl- bằng Ag+ đợc không?
Giải:
Trong dung dịch xảy ra các quá trình: AgNO3 = Ag+ + NO3-
KCl = K+ + Cl-
KI = K+ + I-
Ag+ + I- AgI TAgI = 10-16
Ag+ + Cl- AgCl TAgCl = 10-10
Phản ứng xảy ra trong cùng một dung dịch nên: [Ag+] là chung cho cả 2 quá trình. Vậy: TAgI = [Ag+].[I-] = 10-16
TAgCl = [Ag+].[Cl-] = 10-10
[I-]/[Cl-] = 10-16/10-10 = 10-6 [I-] = 10-6.[Cl-]
khi nồng độ của [I-] > 10-6.[Cl-] thì AgI tiếp tục kết tủa còn kết tủa AgCl cha xuất hiện. Chỉ đến khi [I-] = 10-6.[Cl-] thì mới bắt đầu xuất hiện kết tủa AgCl
Khi bắt đầu xuất hiện kết tủa AgCl thì nồng độ của I- là : [I-] = 10-6 . 1 = 10-6 (M)
[I-] / CI_ = 10-6/10-2 = 10-4 < 10-3 có thể coi I- bị kết tủa hết thì mới có AgCl xuất hiện Có thể kết tủa lần lợt các ton I- và Cl- bằng Ag+
VD2: Tính nồng độ ion Cl- cịn lại trong dung dịch khi thêm AgNO3 vào dung dịch hỗn hợp gồm 10-2 mol/l Cl- và 10-2 mol/l CrO42- cho TAgCl = 10-10, TAg2CrO4 = 10-12
Giải :
TAgCl = [Ag+].[Cl-] = 10-10
TAg2CrO4 = [Ag+]2.[CrO42-] = 10-12
Khi thêm AgNO3 vào thì Ag2CrO4 bắt đầu kết tủa khi:
[Cl-]2 = [CrO42-].T2AgCl/ TAg2CrO4 = 10-2 . 10-20/10-12 = 10-10 [Cl-] = 10-5 M
[Cl-]/CCl_ = 10-3 có thể coi khi Ag2CrO4 bắt đầu kết tủa thì ion Cl- đã kết tủa hết rồi
* Nhận xét: Khi trong dung dịch có 2 hay nhiều ion A, B, C,… cùng tạo kết tủa với ion trái dấu M thì ion nào địi hỏi nồng độ ion M nhỏ nhất để đạt tới giá trị tích số tan của nó thì ion đó kết tủa đầu tiên
Phản ứng tạo phức
I- Phức chất
Phức chất đợc tạo thành từ các ion kim loại kết hợp với các ion hoặc phân tử khác. Chúng có khả năng tồn tại trong dung dịch, đồng thời có khả năng phân li thành các cấu tử tạo thành phức.
Về thành phần cấu tạo, một phân tử phức chất bao gồm 2 phần:
1- Cầu nội : gồm có chất tạo phức và phối tử. Số phối tử trong cầu nội gọi là số phối trí của
phức chất. Cầu nội đợc viết trong dấu móc vng
a) Chất tạo phức có thể là ion hay nguyên tử và đợc gọi là nguyên tử trung tâm - Cầu nội của phức chất có thể là cation
VD: [Al(H2O)6]Cl3; [Zn(NH3)4]Cl2; … - Cầu nội của phức chất có thể là anion: VD: H2[SiF6] ; K2[Zn(OH)4] ; …..
- Cầu nội của phức chất có thể là phân tử trung hồ về điện, không phân li trong dung dịch VD: [Co(NH3)3Cl3], [Ni(CO)4]
b) Phối tử
- Phối tử có thể là anion: F-, Cl-, I-, OH-, CN-, SCN-, NO2-, S2O32-, EDTA, …. - Phối tử có thể là phân tử: H2O, NH3, CO, NO, piriđin, etylenđiamin, ….
Dựa vào số phối trí mà một phối tử có thể tạo thành xung quanh nguyên tử trung tâm mà có thể chia phối tử thành phối tử một càng và phối tử nhiều càng
+ Phối tử một càng chỉ có thể tạo một liên kết phối trí với nguyên tử trung tâm VD: H2O, NH3, …
+ Phối tử hai càng, ba càng,… là phối tử có thể tạo hai, ba,… liên kết phối trí với nguyên tử trung tâm VD: H2N-CH2-CH2-NH2 là phối tử 2 càng H H 2+ H2C – N-H H-N – CH2 Cu H2C – N-H H-N – CH2 H H
2- Cầu ngoại là phần ion đối nằm ngoài liên kết với cầu nội
3-Độ bền của phức phụ thuộc vào bản chất của nguyên tử trung tâm và phối tử
VD: Các phức chất của ion kim loại với halogenua có độ bền tăng dần từ Cl- đến I-
Các phức chất của các ion kim loại hoá trị cao thờng bền hơn các phức chất tơng ứng của ion có số oxi hố thấp hơn
VD:Phức của Fe(III) bền hơn nhiều so với phức chất của Fe(II)
- Độ bền của phức chất cịn thay đổi theo bản chất của dung mơi
VD: Phức [Co(SCN)4]2- ở trong nớc kém bền nhng trong dung môi nớc + axeton hoặc trong rợu iso amilic lại bền
- Tính chất của các dung dịch chứa các cation kim loại bị thay đổi khi có mặt chất tạo phức vì có thể tạo thành những phức chất khá bền:
VD: Dung dịch muối Fe3+ có mơi trờng axit do sự tạo phức hiđroxo với nớc Fe3+ + 2HOH FeOH2+ + H3O+
Khi thêm NaF vào thì: Fe3+ + 3F- FeF3 là phức bền
Làm cân bằng tạo phức hiđroxo chuyển dịch theo chiều nghịch độ axit giảm
4- Tên gọi của phức chất
Gồm tên của cầu nội và cầu ngoại
a) Tên gọi của cầu nội gồm có: số phối tử + tên phối tử là anion+số phối tử và tên của phối tử
là phân tử trung hoà, tên của nguyên tử trung tâm và hoá trị
* Số phối tử:
- để chỉ số phối tử một càng nguời ta dùng các tiếp đầu ngữ: đi, tri,….
- để chỉ số phối tử nhiều càng ngời ta thờng dùng các tiếp đầu ngữ: bis, tris, tetrakis, pentakis, ….
- Nếu phối tử là anion, ngời ta lấy tên của anion và thêm đuôi o ;
F- : Floro Cl-: cloro Br-: Bromo I: Iođo
NO2-: nitro SO32-: sunfito S2O32-: tiosunfato C2O42-:oxalato
CO32-: cacbonato OH-: hiđroxo CN-: xiano SCN-: tioxianato
- Nếu phối tử là phân tử trung hồ, ngời ta lấy tên của phân tử đó:
C2H4: etilen C5H5N: pyriđin CH3NH2: metylamin
H2N-CH2CH2-NH2: etylenđiamin C6H6: benzen
- Một số phối tử trung hoà đợc đặt tên riêng:
H2O: aqua NH3: ammin CO: cacbonyl NO: nitrozyl
* Tên nguyên tử trung tâm và hoá trị:
- Nếu nguyên tử trung tâm ở trong cation phức, ngời ta lấy tên của nguyên tử đó kèm theo số La Mã viết trong dấu ngoặc đơn để chỉ hoá trị hay số oxi hoá khi cần
- Nếu nguyên tử trung tâm ở trong anion phức, ta lấy tên của nguyên tử đó kèm theo đuôi ”at và kèm theo số La Mã viết trong dấu ngoặc đơn để chỉ hoá trị hay số oxi hố, nếu
phức chất là axit thì thay đuôi ”at bằng đuôi ”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: bisetylenđiamin đồng(II) sunfat Na2[Zn(OH)4]: natri tetrahiđroxozincat
K4[Fe(CN)6] : kali hexaxianoferat(II) K3[Fe(CN)6] : kali hexaxianoferat(III) H2[SiF6]: axit hexaflorosilicic