XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP PHỨC CHẤT THI HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA VÀ QUỐC TẾ

TÀI LIỆU, CHUYÊN ĐỀ CHUYÊN HÓA HỌC

vectorstock.com/22948755

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

DẠY KÈM QUY NHƠN TEST PREP PHÁT TRIỂN NỘI DUNG

XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP PHỨC CHẤT THI HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA VÀ QUỐC TẾ PDF VERSION | 2020 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM

Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

MỤC LỤC MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 Chương 1: TỔNG QUAN ................................................................................. 5

on

1.1. Tổng quan về bài tập .................................................................................. 5

uy nh

1.1.1. Khái niệm về bài tập hoá học .......................................................... 5 1.1.2. Tác dụng của bài tập hoá học ......................................................... 5 1.1.3. Các loại bài tập hóa học phức chất ................................................ 7

ke m .q

1.2. Tổng quan về phức chất ............................................................................. 9 1.2.1. Những khái niệm cơ bản của hóa học phức chất ............................ 9 1.2.2. Ion trung tâm và phối tử ............................................................... 11

ay

1.2.3. Số phối trí ...................................................................................... 12

om /d

1.2.4. Dung lượng phối trí của phối tử ................................................... 14 1.2.5. Cách gọi tên phức chất.................................................................. 16 1.2.6. Phân loại phức chất ...................................................................... 17

k. c

Chương 2. XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH PHỨC CHẤT .............................................................................................................. 21

ce bo o

2.1. Xây dựng bài tập về cấu tạo của phức chất.............................................. 21 2.2. Xây dựng bài tập về liên kết trong phức chất .......................................... 27 Chương 3. XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP ĐỊNH LƯỢNG PHỨC

.fa

CHẤT .............................................................................................................. 31

w

KẾT LUẬN ..................................................................................................... 58

w

w

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 59 PHỤ LỤC ........................................................................................................ 60

MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Hiện nay việc phát triển của hóa học lý thuyết rất mạnh và nó được đưa vào áp dụng trong thời gian ngắn nhất để giúp cho hoá học thực nghiệm đi

on

đến kết quả nhanh nhất.

uy nh

Việc tổng hợp những chất mới có những tính chất mong muốn dựa trên những nghiên cứu của hóa học lý thuyết về mối tương quan cấu trúc - tính chất,... Do vậy, trong việc tổng hợp các chất vô cơ hóa học lý thuyết giúp rút

ke m .q

ngắn thời gian và công tác thực nghiệm. Các định hướng nghiên cứu khoa học của lĩnh vực “Hóa học phức chất” đều hướng tới ứng dụng mang nhiều thành tựu kết quả đóng góp cho khoa học Hóa vô cơ trong nước và các tổ chức quốc

ay

tế, đó là:

om /d

- Tổng hợp và nghiên cứu cấu tạo của các phức chất kim loại chuyển tiếp bằng các phương pháp vật lí và hoá lí.

- Nghiên cứu cơ chế của các phản ứng của các phức chất.

k. c

- Nghiên cứu các quá trình xúc tác phức - xúc tác đồng thể.

ce bo o

- Tổng hợp trên khuôn.

- Tổng hợp và nghiên cứu các cacboxylat kim loại và nghiên cứu sử

dụng chúng trong viếc chế tạo vật liệu mới.

Bên cạnh đó, nền công nghiệp hoá chất của nước ta đang ngày một phát

.fa

triển, cần phải có một lực lượng, đội ngũ cán bộ giỏi trong các lĩnh vực của

w

công nghệ hoá học. Để làm được điều đó, trong quá trình đào tạo sinh viên

w

w

phải gắn những bài tập được vận dụng trên cơ sở lý thuyết hoá học tiếp cận với những quy trình sản xuất trong thực tế. Đối với nội dung về phức chất của bộ môn Hóa vô cơ cũng vậy, cần phải xây dựng một hệ thống bài tập nhằm giải quyết các vấn đề lý thuyết trong các giáo trình đồng thời phải gắn với những vấn đề của nền công nghệ mới.

1

Tuy nhiên, hiện nay có thể nói rằng chưa có một sách bài tập phức chất cụ thể nào và các sách bài tập hóa vô cơ kể cả sách nước ngoài dành cho bậc đại học rất ít, thậm chí chưa có một tài liệu nào đưa ra hệ thống bài tập nhằm tăng cường hoạt động của sinh viên và thúc đẩy ở họ những suy nghĩ sáng

on

tạo, hình thành những tư duy logic và năng lực giải quyết những vấn đề thực tế. Nội dung lý thuyết về phức chất trong hoá học phổ thông được đề cập rất ít

uy nh

kể cả những tài liệu dành cho học sinh giỏi cũng như bồi dưỡng giáo viên, nhưng chủ yếu được trình bày trên cơ sở nêu ra những phức chất đơn giản hay

ke m .q

mô tả những hiện tượng bên ngoài hay định tính, một cách đơn giản mà chưa đi sâu vào bản chất của cân bằng của phản ứng tạo thành phức chất. Điều này khó đảm bảo để các em có thể giải quyết trọn vẹn được các bài toán định tính,

ay

bán định lượng và định lượng hoá học về cân bằng tạo phức được ra dưới các dạng khác nhau trong các đề thi học sinh giỏi quốc gia và quốc tế. Trong khi

om /d

đó phức chất là một lĩnh vực không còn xa lạ với các nước trên thế giới và ngày càng xuất hiện nhiều trong các kì thi quốc gia cũng như quốc tế. Trong

k. c

các đề thi vòng loại của nhiều quốc gia hay trong các bài tập chuẩn bị (Preparatory propblems) hoặc trong nhiều đề thi olimpic Hoá học quốc tế

ce bo o

(International Chemistry Olimpiad (IchO) đã đề cập khá sâu đến cân bằng tạo phức và chuẩn độ tạo phức.

Việc đề xuất một hệ thống bài tập với nội dung liên quan đến hóa học

.fa

phức chất phù hợp với chương trình hóa vô cơ bậc đại học với các dạng và

w

các mức độ khác nhau (kèm theo hướng dẫn) là một công việc cần thiết nhằm

w

w

giúp cho sinh viên nắm vững những kiến thức được trang bị trong giáo trình hóa học vô cơ, đồng thời đó còn là một tài liệu giúp cho sinh viên trong việc tự học và rèn luyện để nâng cao tầm nhìn về mối quan hệ giữa lý thuyết và

thực nghiệm.

Vì những lý do trên đã thôi thúc tôi lựa chọn đề tài: “XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP PHỨC CHẤT”

2

2. Mục đích của đề tài Việc thực hiện đề tài nhằm xây dựng hệ thống bài tập phức chất có tính chọn lọc cho sinh viên và học sinh giỏi quốc gia, quốc tế bao gồm những vấn đề lý thuyết, vận dụng lý thuyết về cấu trúc, danh pháp, liên kết

on

trong phức chất, cân bằng tạo phức, xây dựng tiêu chí các bài tập về danh

uy nh

pháp, cấu trúc, liên kết trong phức chất và phân loại chúng một cách đơn

giản nhất phục vụ cho sinh viên học tập, góp phần nâng cao chất lượng học tập môn hóa học vô cơ ở trường đại học cũng như phục vụ cho thi học sinh

ke m .q

giỏi quốc gia và quốc tế.

3. Nhiệm vụ của đề tài

- Nghiên cứu cơ sở lí luận về bài tập và cơ sở lí thuyết hoá học.

ay

- Nghiên cứu nội dung và phân loại kiến thức về hóa học vô cơ bậc đại học. bồi dưỡng.

om /d

- Đề xuất bài tập phần vô cơ nhằm giúp sinh viên thực hiện quá trình tự - Vận dụng lí thuyết để giải quyết các bài tập.

k. c

4. Phƣơng pháp nghiên cứu

ce bo o

Trong quá trình nghiên cứu đề tài, chúng tôi sử dụng kết hợp nhiều phương pháp:

- Phương pháp đọc sách và tài liệu tham khảo. + Đọc các sách giáo trình để tham khảo.

.fa

+ Tìm hiểu tài liệu có liên quan đến đề tài: Sách, báo, tạp chí, nội dung

w

w

w

chương trình, các đề thi olimpic sinh viên hoá học trong nước và quốc tế.

- Phương pháp thực nghiệm. + Tìm hiểu các quy trình công nghệ sản xuất trong hoá học và những

vấn đề có tính ứng dụng hóa học trong thực tiễn. + Tìm hiểu thực tiễn giảng dạy của giảng viên và học tập của sinh viên nhằm phát hiện vấn đề khó thuộc môn Hóa học phức chất.

3

- Phương pháp chuyên gia.

Tìm hiểu, thu thập tài liệu, xử lý các bài tập bằng cách tham khảo ý kiến của các giảng viên giỏi thuộc lĩnh vực nghiên cứu đề tài và có kinh nghiệm giảng dạy.

on

5. Những đóng góp mới của đề tài

uy nh

- Về lí luận

+ Bước đầu đề tài góp phần xây dựng được một hệ thống bài tập phức chất bậc đại học.

ke m .q

+ Nghiên cứu và đề xuất những bài toán mới trong bài tập hóa phức chất.

- Về mặt thực tiễn

w

w

w

.fa

ce bo o

k. c

om /d

trong quá trình học tập, nghiên cứu.

ay

Nội dung của luận văn giúp sinh viên có thêm nhiều tư liệu hữu ích

4

Chƣơng 1: TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về bài tập 1.1.1. Khái niệm về bài tập hoá học

on

Trong cuốn Từ điển Tiếng Việt – 1992 (trang 40, 41) đã định nghĩa bài

uy nh

tập như sau: “Bài tập là những bài ra cho học sinh để tập vận dụng những điều đã học”. Sau khi nghe giảng bài xong, nếu sinh viên nào giải được các bài tập mà giảng viên đưa ra thì có thể xem như sinh viên đó đã lĩnh hội một cách

ke m .q

tương đối những kiến thức do giảng viên truyền đạt.

Nội dung của bài tập hoá học thông thường bao gồm những kiến thức chính yếu trong bài giảng. Bài tập hoá học có thể là những bài tập lý thuyết

ay

đơn giản chỉ yêu cầu sinh viên nhớ và nhắc lại những kiến thức vừa học hoặc

om /d

đã học xong nhưng cũng có thể là những bài tập tính toán liên quan đến cả kiến thức hoá học lẫn toán học, đôi khi bài toán tổng hợp yêu cầu sinh viên phải vận dụng những kiến thức đã học từ trước kết hợp với những kiến thức

k. c

vừa học để giải. Tuỳ vào mục đích của bài học mà bài tập có thể giải dưới

ce bo o

nhiều hình thức và nhiều cách giải khác nhau.

1.1.2. Tác dụng của bài tập hoá học Giải bài tập hoá học chính là một trong những phương pháp tích cực

nhất để kiểm tra khả năng tiếp thu kiến thức của sinh viên. Thông qua bài tập,

.fa

giảng viên có thể phát hiện những sai sót yếu kém của sinh viên mà qua đó có

w

những kế hoạch rèn luyện kịp thời giúp sinh viên vượt qua những khó khăn

w

w

trong khi giải bài tập hoá học. Chính vì vậy bài tập hoá học có những tác dụng

lớn sau: 1.1.2.1. Làm cho sinh viên hiểu sâu và khắc sâu kiến thức đã học Bài tập hoá học giúp cho sinh viên nhớ lại tính chất của các chất, phương trình phản ứng; hiểu sâu hơn về các nguyên lý và định luật hoá học.

5

Những kiến thức (định nghĩa, khái niệm …) chưa được vững hoặc chưa được nắm kỹ thì thông qua việc giải bài tập sẽ giúp sinh viên hiểu sâu hơn và nhớ lâu hơn. Ngoài ra, giải bài tập hóa học cũng giúp sinh viên ôn tập các kiến thức về các môn khác như: toán, lý, sinh …

on

1.1.2.2. Cung cấp thêm những kiến thức mới và mở rộng sự hiểu biết mà

uy nh

không làm nặng nề khối lượng kiến thức của sinh viên

Ngoài tác dụng củng cố các kiến thức đã học, bài tập hoá học còn cung cấp thêm những kiến thức mới, mở rộng sự hiểu biết của sinh viên một cách

ke m .q

sinh động, phong phú mà không làm nặng nề khối lượng kiến thức của sinh viên.

1.1.2.3. Hệ thống hoá các kiến thức đã học

Đối với các bài tập có tác dụng hệ thống hoá kiến thức cần đòi hỏi sinh

ay

viên phải vận dụng tổng hợp các kiến thức và sự hiểu biết của mình có thể là

om /d

những kiến thức vừa mới học hoặc những kiến thức đã học từ trước. Tự mình làm các bài tập sẽ giúp sinh viên củng cố kiến thức cũ của mình một cách thường xuyên. Dạng bài tập tổng hợp buộc sinh viên phải huy động vốn hiểu

k. c

biết của nhiều chương, nhiều bộ môn.

ce bo o

1.1.2.4. Thường xuyên rèn luyện các kỹ năng, kỹ xảo về hoá học như Trong quá trình giải các bài tập, sinh viên đã tự rèn luyện việc lập công

thức, cân bằng phương trình, các thủ thuật tính toán. Nhờ việc thường xuyên giải các bài tập, lâu dần các kỹ năng đó sẽ phát triển thành các kỹ xảo giúp

.fa

sinh viên có thể ứng xử nhanh trước những tình huống xảy ra .

w

1.1.2.5. Phát triển kỹ năng: (so sánh, quy nạp, diễn dịch, phân tích, tổng hợp,

w

w

loại suy, khái quát hoá …)

Mọi bài tập hoá học giảng viên ra cho sinh viên đều có những điểm nút,

để mở những điểm đó sinh viên bắt buộc phải tư duy để sử dụng hoặc phương pháp quy nạp, diễn dịch, hoặc phương pháp loại suy… Nhờ vậy tư duy sinh viên được phát triển và năng lực làm việc độc lập của sinh viên được nâng cao.

6

Trong quá trình giải các bài toán hoá học, sinh viên buộc phải tái hiện lại các kiến thức cũ, xác định mối liên hệ giữa các điều kiện đã có và yêu cầu của đề bài thông qua các hoạt động như phân tích, tổng hợp, phán đoán, loại suy… để tìm ra lời giải. Theo kinh nghiệm cho thấy sinh viên tự mình tìm hiểu kiến

on

thức thì các kiến thức đó mới khắc sâu và sinh viên mới nhớ lâu được.

uy nh

1.1.2.6. Giáo dục tư tưởng đạo đức

Giải bài tập hoá học chính là rèn luyện cho sinh viên tính kiên nhẫn, trung thực trong khoa học, tính cẩn thận, tính độc lập sáng tạo khi giải quyết

ke m .q

các vấn đề xảy ra, tính chính xác trong khoa học. Việc tự mình giải các bài tập hoá học thường xuyên góp phần rèn luyện cho sinh viên tinh thần kỷ luật,

cao lòng yêu thích bộ môn.

om /d

1.1.2.7. Giáo dục kỹ năng tổng hợp

ay

tính tự kiềm chế, cách suy nghĩ và trình bày chính xác khoa học, qua đó nâng

Bộ môn hoá học có nhiệm vụ giáo dục kỹ thuật tổng hợp. Bài tập hoá học tạo điều kiện tốt cho nhiệm vụ giáo dục này phát triển vì những vấn đề kỹ

k. c

thuật của nền sản xuất được biến thành nội dung của bài tập hoá học.

ce bo o

Bài tập hoá học còn cung cấp cho sinh viên những số liệu mới về các phát minh, về năng suất lao động, về sản lượng mà ngành sản xuất hoá học đạt được giúp sinh viên hoà nhập vào sự phát triển khoa học kỹ thuật của thời đại mình đang sống.

.fa

1.1.3. Các loại bài tập hóa học phức chất

w

w

w

1.1.3.1. Bài tập về cấu tạo của phức chất Danh pháp của phức chất * Kiến thức cơ bản cần nắm được: - Từ công thức cấu tạo, nắm được cách gọi tên phức chất tuân theo những quy tắc nào: giống với hợp chất đơn giản, tên gọi của phức chất bao gồm tên của cation và tên của anion. Tên gọi của ion phức gồm có: số phối tử

7

và tên phối tử là anion, số phối tử và tên của phối tử là phân tử trung hòa, tên của nguyên tử trung tâm và số oxi hóa. + Số phối tử: Để chỉ số lượng phối tử một càng người ta dùng những tiếp đầu đi, tri,

on

tetra, penta, hexa…. có nghĩa là 2, 3, 4, 5, 6… Để chỉ số lượng phối tử nhiều càng người ta dùng những tiếp đầu bis,

uy nh

tris, tetrakis, pentakis, hexakis có nghĩa là 2, 3, 4, 5, 6... + Tên phối tử:

ke m .q

Nếu phối tử là anion: anion + đuôi “o”. Ví dụ: F- floro; Cl- cloro;…

Nếu phối tử là phân tử trung hòa: Ví dụ: C2H4 etylen; C5H5N pyridin…

H2O aquơ; NH3 ammin; CO cacboxyl; NO nitrozyl…

ay

+ Nguyên tử trung tâm và số oxi hóa:

Nếu nguyên tử trung tâm ở trong cation phức, người ta lấy tên của khi cần.

om /d

nguyên tử đó kèm theo số La Mã viết trong dấu ngoặc đơn để chỉ số oxi hóa

k. c

Nếu nguyên tử trung tâm ở trong anion phức, người ta lấy tên của nguyên tử đó thêm đuôi at và kèm theo số La Mã viết trong dấu ngoặc đơn để

ce bo o

chỉ số oxi hóa , nếu phức chất là axit thì thay đuôi at bằng đuôi ic. * Kiến thức cần nâng cao: - Từ tên gọi của phức chất có thể suy ra công thức cấu tạo của phức

.fa

chất.

- Viết được các đồng phân của phức chất và dựa vào dấu hiệu nhận biết

w

w

w

Đồng phân của phức chất

phức chất đó thuộc kiểu đồng phân nào?

- Phức chất có những kiểu đồng phân chính là đồng phân hình học (đồng phân cis – trans) và đồng phân quang học. Ngoài ra còn có các kiểu đồng phân khác như đồng phân phối trí, đồng phân ion hóa và đồng phân liên kết. Vì vậy phải biết cách nhận biết các phức chất thuộc kiểu đồng phân nào.

8

+ Đồng phân cis – trans: chỉ có ở phức chất vuông, phức tứ diện không có đồng phân này vì hai đỉnh của bất kì tứ diện nào đều ở về một phía đối với nguyên tử trung tâm.

xứng.

uy nh

+ Đồng phân phối trí: có sự trao đổi về lớp vỏ của phối trí.

on

+ Đồng phân quang học: xuất hiện khi phối tử không có mặt phẳng đối

+ Đồng phân ion hóa: có sự sắp xếp khác nhau của anion trong cầu nội và cầu ngoại.

ke m .q

+ Đồng phân liên kết: xuất hiện khi trong một phối tử có thể phối trí ở nhiều vị trí khác nhau.

1.1.3.2. Bài tập về liên kết trong phức chất

ay

- Biết năng lượng ghép đôi p, năng lượng tách ∆, số electron độc

om /d

thân… có thể tính được momen từ, xét tính chất từ của phức chất, xét xem phức chất nào bền, vẽ giản đồ năng lượng của chúng…

- Dùng các thuyết liên kết hóa trị, thuyết VB, thuyết trường tinh thể để

k. c

biểu diễn cấu hình của phức chất.

ce bo o

- Bài tập liên quan đến phổ hấp phụ electron và màu của phức chất từ đó có thể nhận biết ion kim loại, xác định nồng độ ion kim loại (hóa phân tích), nhận biết phối tử.

- Ngoài ra còn có các bài tập liên quan đến các bài tập của phép phân

.fa

tích định lượng thường hay gặp trong bộ môn Hóa học phân tích.

w

1.2. Tổng quan về phức chất

w

w

1.2.1. Những khái niệm cơ bản của hóa học phức chất Từ các kiến thức đã học, chúng ta gặp hai loại hợp chất đó là: một là,

hợp chất đơn giản hay các hợp chất bậc nhất được tạo thành từ các ion, nguyên tử hoặc các gốc kết hợp với nhau, ví dụ các oxit (Na2O, CuO,...), các halogenua (NaCl, CuCl2,...). Hai là, hợp chất phức tạp hay các hợp chất bậc

9

cao (hợp chất phân tử), chúng được tạo thành từ những hợp chất đơn giản, ví dụ: K2HgI4(HgI2.2KI);

Ag(NH3)2Cl(AgCl.2NH3);

K4Fe(CN)6;[Fe(CN)2.

4KCN]... Từ đó các nhà bác học đã đưa ra rất nhiều định nghĩa của phức chất.

on

Theo A. Werner, phức chất là những hợp chất phân tử (bậc cao), bền

uy nh

trong dung dịch nước, không phân hủy hoặc phân hủy rất ít tạo ra các hợp phần tạo thành chúng. Ví dụ: CoCl3.6NH3

=

Co(NH3)63+ + 3 Cl-, hoàn toàn

Co(NH3)63+

=

Co3+

ke m .q

+ 6 NH3, không hoàn toàn.

Trong lịch sử phát triển của hoá học phức chất đã có nhiều định nghĩa về phức chất của các tác giả khác nhau. Tác giả của các định nghĩa

ay

này thường thiên về việc nhấn mạnh tính chất này hay tính chất khác của

tạo phức.

om /d

phức chất, đôi khi dựa trên dấu hiệu về thành phần hoặc về bản chất của lực Sở dĩ chưa có được định nghĩa thật thoả đáng về khái niệm phức chất

k. c

vì trong nhiều trường hợp không có ranh giới rõ rệt giữa hợp chất đơn giản

ce bo o

và phức chất. Một hợp chất, tuỳ thuộc vào điều kiện nhiệt động, khi thì được coi là hợp chất đơn giản, khi thì lại được coi là phức chất. Chẳng hạn, ở trạng thái hơi natri clorua gồm các đơn phân tử NaCl (hợp chất nhị tố đơn giản), nhưng ở trạng thái tinh thể, thì như phép phân tích cấu trúc bằng tia X

.fa

đã chỉ rõ, nó là phức chất cao phân tử (NaCl)n, trong đó mỗi ion Na+ được

w

phối trí một cách đối xứng kiểu bát diện bởi 6 ion Cl-, và mỗi ion Cl- được

w

w

phối trí tương tự bởi 6 ion Na+.

Theo A. Ginbe, 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

10

không. Ví dụ: Cu(NO3)2.4Py. Định nghĩa này tất nhiên cũng chưa thật hoàn hảo vì bao gồm cả các oxi axit kiểu H2SO4 và các muối sunfat. Điều này không phải là nhược điểm, vì về một số mặt có thể coi các hợp chất này là phức chất.

on

Cho đến gần đây K. B. Iaximirxki cho rằng: Phức chất là những hợp những đặc trưng: - Có mặt sự phối trí.

ke m .q

- Không phân ly hoàn toàn trong dung dịch.

uy nh

chất tạo được các nhóm riêng biệt từ các ion, nguyên tử hoặc phân tử với

- Có thành phần phức tạp (số phối trí và hóa trị không trùng nhau).

Trong ba dấu hiệu này tác giả nhấn mạnh sự phối trí, nghĩa là sự phân

ay

bố hình học các nguyên tử hoặc các nhóm nguyên tử quanh nguyên tử của

om /d

một nguyên tố khác.

Do có mặt sự phối trí trong phân tử nên hiện nay người ta còn gọi phức chất là hợp chất phối trí. Tuy nhiên, khái niệm “phức chất” rộng hơn

k. c

khái niệm “hợp chất phối trí”. Phức chất còn bao gồm cả những hợp chất

ce bo o

phân tử trong đó không thể chỉ rõ được tâm phối trí và cả những hợp chất xâm nhập.

Khi tạo thành phức chất các hợp chất đơn giản không thể kết hợp với

.fa

nhau một cách tuỳ tiện mà phải tuân theo những quy luật nhất định. Các quy luật dùng làm cơ sở cho việc điều chế phức chất, cũng như các quy luật điều

w

w

khiển quá trình hình thành chúng sẽ được nghiên cứu trong môn hoá học phức

w

chất.

1.2.2. Ion trung tâm và phối tử Thông thường ion trung tâm (“nhân” phối trí) là cation kim loại hoặc oxocation kiểu UO22+, TiO2+ còn phối tử (ligand) có thể là các ion hoặc phân tử vô cơ, hữu cơ hay cơ nguyên tố. Các phối tử hoặc không tương tác

11

với nhau và đẩy nhau, hoặc kết hợp với nhau nhờ lực hút kiểu liên kết hiđro. Tổ hợp các phối tử liên kết trực tiếp với ion trung tâm được gọi là cầu nội phối trí.

Các phối tử liên kết với ion trung tâm bằng các liên kết hai tâm ϭ, π, δ

on

và bằng các liên kết nhiều tâm. Các liên kết hai tâm ion trung tâm - phối tử

uy nh

được thực hiện qua các nguyên tử cho của phối tử; liên kết ϭ kim loại - phối tử thường là liên kết cho - nhận: nguyên tử cho của phối tử công cộng hoá cặp electron không liên kết của mình với cation kim loại, cation này đóng

: NH3 →

[

Ni : NH3 ]

ay

Ni2+ +

ke m .q

vai trò chất nhận:

om /d

Các phối tử qua nguyên tử cacbon thường là các gốc (ví dụ *CH3) và tương tác của chúng với nguyên tử kim loại là sự hình thành liên kết cộng hóa trị nhờ sự ghép đôi các electron. Cách thức này thường gặp trong hóa

k. c

học của các hợp chất cơ kim.

ce bo o

Về hình thức có thể coi liên kết M - CH3 là kết quả tương tác của nguyên tử cho C trong anion CH3- với cation kim loại. Là chất cho electron

 , phối tử có thể đồng thời đóng vai trò chất cho hoặc chất nhận các electron π. Điều này xảy ra với những phối tử mà phân tử của chúng là chưa

w

.fa

bão hoà, ví dụ CO, NO, CN- ...

Có nhiều phức chất ion trung tâm là phi kim, ví dụ trong ion amoni

w

w

NH4+, oxoni H3O+,... đóng vai trò ion trung tâm là nitơ và oxi.

1.2.3. Số phối trí Werner gọi hiện tượng nguyên tử (ion) trung tâm hút các nguyên tử (ion) hoặc các nhóm nguyên tử bao quanh nó là sự phối trí. Còn số các nguyên tử hoặc các nhóm nguyên tử liên kết trực tiếp với nguyên tử (ion)

12

trung tâm được gọi là số phối trí của nguyên tử (ion) trung tâm đó (viết tắt là s.p.t.).

Nguyên tử trung hoà và các ion của nó về mặt lý thuyết phải có khả năng phối trí khác nhau. Bởi vậy không nên nói chung chung về s.p.t. của

on

platin hoặc của coban, mà phải nói s.p.t. của Pt(II), Pt(IV), của Co(II), Co(III) ...

uy nh

Nếu liên kết ion trung tâm - phối tử là liên kết hai tâm thì số phối trí bằng số liên kết tạo bởi ion trung tâm đó, nghĩa là bằng số nguyên tử cho liên kết trực tiếp với nó. Số phối trí có thể là cao hoặc thấp. Ví dụ ion Ag+ trong

ke m .q

[Ag(NH3)2]OH có s.p.t. = 2, ion Al3+ trong [Al(H2O)6]Cl3 có s.p.t. = 6, ion La3+ trong [La(H2O)9](NO3)3 có s.p.t. = 9. Trong một số trường hợp s.p.t. có thể còn cao hơn nữa, ví dụ đối với phức chất của đất hiếm, ion đất hiếm còn có

ay

thể có s.p.t. = 12. Các số phối trí thường gặp là 4, 6 và 2. Chúng tương ứng

om /d

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).

Thực nghiệm cho biết rằng có những ion được đặc trưng bằng s.p.t.

k. c

không đổi, ví dụ các ion Co(III), Cr(III), Fe(II), Fe(III), Ir(III), Ir(IV),

ce bo o

Pt(IV),... đều có s.p.t = 6, không phụ thuộc vào bản chất của phối tử cũng như vào các yếu tố vật lý. Một số ion có s.p.t. không đổi là 4: C(IV), B(III), Be(II), N(III), Pd(II), Pt(II), Au(III). Đối với đa số các ion khác s.p.t. thay đổi phụ thuộc vào bản chất của

.fa

phối tử và vào bản chất của ion kết hợp với ion phức. Ví dụ, Cu(II) có s.p.t.

w

3, 4, 6 (phức chất với s.p.t. 6 kém bền); Ni(II) và Zn(II) có s.p.t 6, 4, 3

w

w

(phức chất với s.p.t. 6 của chúng bền hơn của Cu(II)); Ag(I) có s.p.t. 2 hoặc 3; Ag(II) có s.p.t. 4. Sau đây là ví dụ về một số phức chất của chúng: [CuEn3]SO4;

[CuEn3][PtCl4];

[CuEn3](NO3)2.2H2O;

[CuPy6 ](NO3)2;

(NH3)4](SCN)2; [Cu(NH3)4]SO4.H2O; [CuPy4](NO3)2;[Cu(H2O)4]SO4.H2O.

13

Số phối trí còn phụ thuộc vào nhiệt độ. Thường khi tăng nhiệt độ thì tạo ra ion có s.p.t. thấp hơn. Ví dụ, khi đun nóng hexammin coban (II) cao hơn 1500C thì tạo thành điamin, đồng thời s.p.t. của Co (II) từ 6 chuyển sang 4.

on

0

150 C [Co(NH3)6]Cl2    [Co(NH3)2]Cl2 + 4 NH3

uy nh

Sự bão hoà s.p.t. 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

ke m .q

chất đơn giản trạng thái Co(III) kém bền, trong khi đó nhiều phức chất của Co(III) có độ bền cao.

Thông thường s.p.t. lớn hơn số hóa trị của ion trung tâm. Chẳng hạn,

[Co(NH3)4(NO2)2]Cl;

om /d

([Co(NH3)6]Cl3,

ay

trong nhiều dẫn xuất của Pt (IV) ([Pt(NH3)2Cl4], K2[PtCl6]); của Co(III) của

Ir(III),

Ir(IV)

(K3[IrCl6],

K2[IrCl6]) s.p.t. của ion trung tâm bằng 6. Nếu những gốc đa hoá trị kết hợp với ion trung tâm thì s.p.t. có thể nhỏ hơn số hoá trị. Điều này thể hiện trong

k. c

nhiều muối của oxiaxit (sunfat, clorat, peclorat...). Chẳng hạn, trong ion

ce bo o

SO42- có 4 ion O2- phối trí, nghĩa là s.p.t. của S(VI) bằng 4. Có trường hợp s.p.t. bằng số hoá trị, ví dụ ở C(IV).

1.2.4. Dung lượng phối trí của phối tử

.fa

Trong cầu nội phối trí mỗi phối tử có dung lượng phối trí của nó. Dung

lượng phối trí (d.l.p.t.) của một phối tử là số vị trí phối trí mà nó chiếm được

w

trong cầu nội. Các phối tử liên kết trực tiếp với ion trung tâm bằng một liên

w

w

kết thì có d.l.p.t. 1. Đó là các gốc axit hóa trị 1, các phân tử trung hoà như NH3, CH3NH2, C5H5N, H2O, C2H5OH..., các ion đa hóa trị như O2-, N3-... Nếu một phối tử liên kết với ion trung tâm qua hai hay một số liên kết, thì phối tử đó chiếm hai hoặc nhiều hơn vị trí phối trí và được gọi là phối tử phối trí hai, phối trí ba hoặc đa phối trí (hoặc còn gọi là phối tử hai càng, ba càng hoặc đa

14

càng). Các gốc axit SO42-, C2O42-..., các phân tử trung hoà như etilenđiamin NH2-CH2- CH2-NH2 có d.l.p.t. 2, triaminopropan CH2NH2-CHNH2-CH2NH2 có d.l.p.t. 3 ...

Phân tử của các phối tử đa phối trí liên kết với ion trung tâm trong

on

cầu nội qua một số nguyên tử, tạo thành các vòng và những phức chất chứa

uy nh

phối tử tạo vòng được gọi là phức chất vòng (phức chất vòng càng, hợp chất chelat). Ví dụ, khi cho đồng (II) hiđroxit tương tác với axit aminoaxetic

ke m .q

(glyxin) thì tạo thành phức chất trung hòa:

ay

Mỗi phân tử glyxin sử dụng hai nhóm chức: nó kết hợp với ion trung

om /d

tâm qua nguyên tử nitơ của nhóm amino theo cơ chế cho-nhận, và qua nguyên tử oxi của nhóm cacboxyl bằng liên kết cộng hóa trị thông thường.

w

w

w

.fa

ce bo o

k. c

Sau đây là một số ví dụ khác:

Bis-(etilenđiamin) đồng (II) clorua

Natri trioxalatoferrat (III)

Ở hoá học hữu cơ người ta biết rằng những vòng 5 hay vòng 6 cạnh là

những vòng bền nhất, có năng lượng tự do nhỏ nhất. Những vòng 4 cạnh kém bền hơn, còn vòng 3 cạnh rất không bền. Những điều này cũng được áp dụng vào lĩnh vực phức chất. Ở đây ion oxalat tạo vòng 5 cạnh nên có xu hướng tạo phức mạnh hơn so với ion sunfat hoặc cacbonat (tạo vòng 4 cạnh).

15

Vòng này không bền nên bị đứt ra và hidrazin chỉ liên kết với nguyên tử N, còn liên kết của nhóm NH2 thứ hai được biểu thị dưới dạng tương tác với axit. Ví dụ, phức chất [Pt(NH3 )2(N2H4)2]Cl2 có khả năng kết hợp với hai

ke m .q

uy nh

on

phân tử HCl nữa theo phương trình phản ứng:

1.2.5. Cách gọi tên phức chất

Theo danh pháp IUPAC tên gọi chính thức các phức chất như sau:

ay

- Đầu tiên gọi tên cation, sau đó đến tên anion.

om /d

- Tên gọi của tất cả các phối tử là anion đều tận cùng bằng chữ “o” (cloro, bromo, sunfato, oxalato...), trừ phối tử là các gốc (metyl-, phenyl-,...).

Tên gọi các phối tử trung hoà không có đuôi gì đặc trưng. Phối tử amoniac

k. c

được gọi là ammin (hai chữ m, để phân biệt với amin hữu cơ chỉ viết một chữ m), phối tử nước được gọi là aquơ.

ce bo o

- Số các nhóm phối trí cùng loại được chỉ rõ bằng các tiếp đầu chữ

Hy Lạp: mono, đi, tri, tetra v.v... Nếu có các phân tử hữu cơ phức tạp phối trí thì thêm các tiếp đầu bis, tris, tetrakis,..để chỉ số lượng của chúng. Chữ

.fa

mono thường được bỏ.

w

- Để gọi tên ion phức, đầu tiên gọi tên các phối tử là anion, sau đến

w

w

các phối tử trung hoà, sau nữa là các phối tử cation, cuối cùng là tên gọi của ion trung tâm. Công thức của ion phức được viết theo trình tự ngược lại. Ion phức được đặt trong hai dấu móc vuông.

- Hóa trị của ion trung tâm được ký hiệu bằng chữ số La Mã để trong dấu ngoặc đơn sau tên ion trung tâm (nếu gọi tên cation phức hay phức chất

16

không điện ly) hoặc sau đuôi “at” (nếu hợp chất chứa anion phức). Nếu nguyên tử trung tâm hoá trị không thì hóa trị được biểu thị bằng số 0.

- Nếu một nhóm liên kết với hai nguyên tử kim loại (nhóm cầu), thì gọi tên nó sau tên tất cả các phối tử, trước tên gọi nó để chữ µ; nhóm cầu

on

OH- được gọi là nhóm ol hoặc hiđroxo.

Sau đây là tên gọi của một số phức chất:

uy nh

- Các đồng phân hình học được ký hiệu bằng chữ đầu cis- hoặc trans-. đicloro-bis-(etilenđiamin) coban (III) sunfat

[CoEn2Cl2]SO4

điammin bạc (I) clorua

K2[CuCl3]

kali triclorocuprat (I)

ke m .q

[Ag(NH3)2]Cl

[PtEn(NH3)2NO2Cl]SO4 cloronitrodiamminetilendiaminplatin (IV) sunfat

ay

[Co(NH3)6][Fe(CN)6] hexaammincoban (III) hexaxianoferrat (III) điammin đồng (I) hydroxit

om /d

[Cu(NH3)2]OH

ce bo o

k. c

ion tetraoxalato-đi-µ-ol-đicromat (III)

ion octaammin-µ-amiđo-ol-đicoban (III)

1.2.6. Phân loại phức chất

.fa

1.2.6.1. Dựa vào loại hợp chất người ta phân biệt:

w

w

w

Axit phức: H2[SiF6], H[AuCl4], H2[PtCl6].

Bazơ phức: [Ag(NH3)2]OH, [Co En3](OH)3.

Muối phức: K2[HgI4], [Cr(H2O)6]Cl3.

1.2.6.2. Dựa vào dấu điện tích của ion phức: Phức chất cation: [Co(NH3)6]Cl3, [Zn(NH3)4]Cl2 Phức chất anion: Li[AlH4] Phức chất trung hoà: [Pt(NH3)2Cl2], [Co(NH3)3Cl3], [Fe(CO)5 ]

17

Các phức chất trung hoà không có cầu ngoại. Phức tạp hơn là các trường hợp phức chất gồm cation phức và anion phức, ví dụ [Co(NH3)6][Fe(CN)6]. Thuộc loại cation phức còn có các phức chất oni, trong đó đóng vai trò của chất tạo phức là các nguyên tử phân cực âm của

on

các nguyên tố âm điện mạnh (N, O, F, Cl,..), còn các nguyên tử hiđro phân

uy nh

cực dương là các phối tử. Ví dụ NH4+ (amoni), OH3+ (oxoni), FH2+ (floroni), ClH2+ (cloroni).

1.2.6.3. Dựa theo bản chất của phối tử người ta phân biệt

ke m .q

- Phức chất aquơ, phối tử là nước H2O: [Co(H2O)6]SO4, [Cu(H2O)4](NO3)2.

- Phức chất amoniacat hay amminat, phối tử là NH3: [Ag(NH3)2]Cl, [Co(NH3)6]Cl3, [Cu(NH3)4]SO4.

ay

- Phức chất axit, phối tử là gốc của các axit khác nhau: K4[Fe(CN)6 ],

om /d

K2[HgI4], K2[PtCl6].

- Phức chất hiđroxo, phối tử là các nhóm OH- : K3[Al(OH)6].

- Phức chất hiđrua, phối tử là ion hiđrua: Li[AlH4].

ce bo o

Li3[Zn(C6H5)3].

k. c

- Phức chất cơ kim, phối tử là các gốc hữu cơ: Na[Zn(C2H5)3 ], - Phức chất π, phối tử là các phân tử chưa bão hoà như etilen,

propilen, butilen, stiren, axetilen, allylamin, rượu allylic, xyclohexen, xyclopentadienyl, cacbon oxit, nitơ oxit...Ví dụ K[PtCl3(C2H4)].H2O,

.fa

[Fe(C5H5)2] (ferroxen), [Cr(C6H6)2], [Ni(CO)4], K2[Fe(CN)5NO],...Trong

w

các phức chất nêu trên các phối tử liên kết với nguyên tử kim loại nhờ các

w

w

eletron n của các phân tử chưa bão hoà.

Dựa vào cấu trúc vỏ electron, đôi khi người ta chia các phối tử ra làm

hai loại như sau khi tham gia tạo phức với kim loại: - Phối tử có một hoặc nhiều hơn cặp electron tự do. Loại này lại được chia ra:

18

+ Phối tử không có obitan trống để nhận các electron từ kim loại, ví dụ H2O, NH3, F-, H-,… + Phối tử có các obitan trống hoặc các obitan có thể sử dụng để tạo các liên kết p và nhận các electron từ kim loại, ví dụ PR3, I-, CN-, NO2-.

on

- Phối tử không có cặp electron tự do, nhưng có những electron có

1.2.6.4. Dựa theo cấu trúc của cầu nội phức

uy nh

khả năng tạo các liên kết p, ví dụ etilen, ion xiclopentađienyl, benzen.

- Theo số nhân tạo thành phức chất người ta phân biệt phức chất đơn

ke m .q

nhân và phức chất nhiều nhân. Ví dụ phức chất hai nhân [(NH3)5Cr-OHCr(NH3)5]Cl5, trong đó hai ion crom (chất tạo phức) liên kết với nhau qua cầu nối OH. Đóng vai trò nhóm cầu nối là những tiểu phân có cặp electron tự do: F-

ay

, Cl-, O2-, S2-, S042-, NH2-, NH2- v.v... Phức chất nhiều nhân chứa nhóm cầu nối

om /d

OH được gọi là phức chất ol. Về mặt cấu trúc, nhóm cầu nối OH khác với nhóm hiđroxyl trong phức chất một nhân. Số phối trí của oxi trong cầu nối ol bằng ba, còn trong nhóm OH của phức chất một nhân bằng hai.

k. c

- Dựa theo sự không có hay có các vòng trong thành phần của phức

ce bo o

chất người ta phân biệt phức chất đơn giản (phối tử chiếm một chỗ phối trí) và phức chất vòng (đã nói ở phần trên). Hợp chất nội phức là một dạng của phức chất vòng, trong đó cùng một phối tử liên kết với chất tạo phức bằng liên kết cặp electron và bằng liên kết cho - nhận, ví dụ natri trioxalatoferrat

w

.fa

(III), (etilenđiamin) đồng (II) đã nêu ở trên.

- Hợp chất quá phức (siêu phức): trong các hợp chất này số các phối

w

w

tử vượt quá s.p.t. của chất tạo phức. Ví dụ hợp chất CuSO4.5H2O (I). Đối với Cu(II) s.p.t. bằng 4 nên trong cầu nội chỉ có 4 phân tử nước được phối trí. Phân tử nước thứ năm đóng vai trò cầu nối, kết hợp với phức chất nhờ liên kết hiđro (liên kết ở cầu ngoại phức): [Cu(H2O)4]SO4.H2O. Đóng vai trò các phối tử dư không chỉ có các phân tử nước, mà còn có các phân tử

19

amoniac, amin, axit, muối,...

Ví

dụ:

các

phức

chất

[SnPy2I4].3Py;

[CrPy3Cl3].2C2H5CN;

trans-[CoEn2Cl2]Cl.HCl.2H2O; [Pt(NH3 )2(C6H5NH2)2]SO4.C6H5NH2;...

- Poliaxit đồng thể và dị thể: Poliaxit là những phức chất oxo nhiều

on

nhân chứa cầu nối oxi. Nếu axit chứa nhân của cùng một nguyên tố thì đó là

uy nh

poliaxit đồng thể, ví dụ: H2[-O-SiO2…SiO2-O-]H2 (axit polimetasilixic).

- Trong poliaxit dị thể nguyên tử oxi cầu nối kết hợp các nguyên tử của các nguyên tố khác nhau, ví dụ: H3[O3P-O-MoO3]: axit photphomolipđic.

ke m .q

Trong poliaxit dị thể có sự kết hợp các gốc axit của các nguyên tố kim loại và phi kim.

- Về hình thức, có thể coi các poliaxit đồng thể và dị thể là sản phẩm kết

ay

hợp các phân tử axit với anhiđrit của nó hoặc với anhiđrit của một axit khác.

om /d

Hai ví dụ nêu trên được coi là H4SiO4.SiO2 và H3PO4.MoO3. Các axit đicromic H2CrO4.CrO3 (H2Cr2O7) và axit tricromic H2CrO4.Cr2O3 (H2Cr3O7) thuộc loại các poliaxit đồng thể. Các poliaxit đồng và dị thể và các muối của chúng

w

w

w

.fa

ce bo o

k. c

được sử dụng nhiều trong hóa học phân tích.

20

Chƣơng 2 XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH PHỨC CHẤT 2.1. Xây dựng bài tập về cấu tạo của phức chất

on

Câu 1: Viết công thức của các phức chất sau: 2. Điammin tricloro hidroxo platin(IV) 3. Điaquơ tetraammin Coban(III) Clorua.

ke m .q

4. HexaaquơCrom(III) Bromua 5. Hexaaquơsắt(II) Clorua 6. Hexaaquơ sắt(III) Clorua

om /d

9. Kali đixiano bạc(I)

ay

7. Điclorocuprat (I) ion 8. Kali hexaxianoCuprat(II)

uy nh

1. Điammin tricloro hidroxo platin

10. Đicloro-bis-(etylendiamin) coban (II) monohydrat

k. c

Hƣớng dẫn

6. [Fe(H2O)6]Cl3

2. Pt[(NH3)2Cl3(OH)]

7. [CuCl2]-

3. [Co(NH3)4(H2O)2]Cl3

8. K4[Cu(CN)6]

4. [Cr(H2O)6]Br3

9. K[Ag(CN)2]

5. [Fe(H2O)6]Cl2

10. [Co(en)2Cl2]H2O

.fa

ce bo o

1. [Pt(NH3)2Cl3(OH)]0

w

w

w

Câu 2: Gọi tên các phức chất sau theo danh pháp quốc tế (IUPAC) 1. K4[Cu(CN)6]

6. [Ni(CO)4] 0

2. K 4[Mo(CN)8]

7. [Co(H2O)4Cl2]0

3. K4[Fe(CN)6]

8. K[Ag(CN)2]

4. [Cr(en)3](ClO4)3

9. Na2[CdCl4]

5. K3[Fe(CN)6]

10. Na3[AlF6]

21

Hƣớng dẫn 1. Kali hexaxianocuprat (II) 2. Kali hexaxianomolidat (II) 3. Kali hexaxianoFerat(II)

on

4. Bis-etilenđiamin crom (III) perchlorat

uy nh

5. Kali hexaxiano Ferat(III) 6. Tetracacbonoxit Niken 7. Điclorotetraaquơ Coban

ke m .q

8. Kali dicyano argentat(I) 9. Natri tetrachloro cadmat(II) 10. Natri hexafluoro aluminat

ay

Câu 3

om /d

1. Phức nào sau đây có thể tạo thành đồng phân cis - trans: a. phức vuông phẳng Rh(CO)Cl3

b. phức lưỡng chóp tam giác Fe(CO)4(PH3)

k. c

c. phức bát diện Ni(en)2(H2O)22+

ce bo o

d. phức vuông phẳng Ni(CO)3(PH3) 2. Viết cấu trúc lập thể và cho biết các dạng đồng phân có thể có của

ion phức [Co(NH3)2(En)Cl2]+: Hƣớng dẫn

.fa

1. Chỉ có phức (c) có đồng phân cis – trans

w

w

w

2. Có 3 đồng phân hình học, trong đó đồng phân (III) có đồng phân quang học:

22

Câu 4 1. Phân tử nào sau đây có cấu trúc vòng càng (cua): a. Bát diện Cr(CO)6 b. Tứ diện Ni(CO)4

on

c. SF4

uy nh

d. Bát diện Fe(acac)3

2. Phối tử nào sau đây có thể tham gia tạo thành hiện tượng đồng phân do liên kết:

ke m .q

a. NO2b. SO2 c. NO3-

ay

Hãy giải thích bằng cấu trúc Lewis.

1. Chỉ có (d)

ce bo o

k. c

2.

om /d

Hƣớng dẫn

Có thể tạo thành đồng phân liên kết từ 2 nguyên tử O, N có các cặp e chưa liên kết.

w

.fa

(b)

w

w

Cũng có thể tạo thành đồng phân liên kết.

(c)

Không thể tạo thành đồng phân liên kết vì 3 nguyên tử O tương đương.

23

Câu 5 1. Có bao nhiêu đồng phân hình học đối với ion phức [Cr(NH3)(OH)2Cl3]2 ?

2. Phức [Pt(NH3)2(NO2)2Cl2] có bao nhiêu đồng phân? Hãy gọi tên và viết các đồng phân hình học của phức bát diện.

on

Hƣớng dẫn

om /d

2. Phức có 5 đồng phân.

ay

ke m .q

uy nh

1. Có 3 đồng phân hình học:

w

w

w

.fa

ce bo o

k. c

Gọi tên: Điclorođinitrođiamminplatin (IV)

24

Câu 6 1. Phức nào sau đây có đồng phân quang học: a. [Zn(NH3)2Cl2] (tứ diện) b. [Pt(en)2]2+

on

c. trans-[PtBr4Cl2]2-

uy nh

d. trans-[Co(en)2F2]+ e. cis-[Co(en)2F2]+

2. Phức nào sau đây có thể có đồng phân. Hãy vẽ cấu trúc của phức và cho

ke m .q

biết dạng đồng phân: a. [PtCl2Br2]2b. [Cr(NH3)5(NO2)]2+

ay

c. [Pt(NH3)4I2]2+

om /d

Hƣớng dẫn 1. chỉ có (e)

ce bo o

k. c

2. a. Đồng phân hình học

w

w

w

.fa

b. Đồng phân hình học

25

uy nh

on

c. Đồng phân hình học

Bài tập bổ sung Câu 7

ke m .q

1. Xác định điện tích của các ion kim loại chuyển tiếp trong các phức sau: Na2Co(SCN)4; Ni(NH3)6(NO3)2; K2PtCl6

2. Tìm cấu hình điện tử của Fe2+; Fe3+; Co2+; Co3+; Al3+; Cu+; Cu2+.

ay

Câu 8

om /d

1. Paladi (giống như nguyên tố lân cận nó là Pt) tạo thành phức có số phối trí 4 hoặc 6. Hãy viết công thức của các phức có thành phần như sau: a. PdK(NH3)Cl3

ce bo o

c. PdK2Cl6

k. c

b. PdCl2(NH3)2

d. Pd(NH3)4Cl4

2. Phức nào sau đây có thể có đồng phân. Hãy vẽ cấu trúc của phức và cho

.fa

biết dạng đồng phân:

w

w

w

a. [Pt(CH3NH2)2Br2] b. [Pt(NH3)2FCl] c. Pt(H2O)(NH3)FCl]

Câu 9 Hợp chất [Pt(NH3)2(SCN)2] có 2 loại đồng phân, đó là 2 loại đồng phân gì ? Hãy gọi tên và viết cấu trúc của 6 đồng phân có thể có của 2 loại đồng phân trên.

26

Câu 10 Viết cấu trúc lập thể và giải thích các dạng đồng phân có thể có của các phức sau: 1. [Pt(NH3)2Br2] (vuông phẳng)

on

2. [Cr(en)3]3+ (với en: H2NCH2CH2NH2)

uy nh

Câu 11

Viết các đồng phân của phức diammindipiridinplatin (II) clorua [Pt(NH3)2(py)2]Cl2 biết rằng khi oxi hoá nó bằng clo tạo thành phức

ke m .q

diclorodiammindipiridinplatin (IV) clorua [Pt(NH3)2(py)2Cl2]Cl2.

2.2. Xây dựng bài tập về liên kết trong phức chất Câu 12

ay

Áp dụng thuyết Verner về phức phối trí để giải thích:

om /d

- Số ion tạo thành khi hoà tan trong nước

- Số ion clorua kết tủa khi có Ag+ trong dung dịch đối với các hợp chất sau: (a) [Co(NH3)6]Cl3

(d) [Co(NH3)4Cl2]Cl

ce bo o

Hƣớng dẫn

k. c

(b) [Co(NH3)5(H2O)]Cl3

(c) [Co(NH3)5Cl]Cl2

Giải thích: Ion Coban được phối trí với sáu phối tử trong mỗi phức do

đó hoá trị phụ là sáu. Mỗi phức cũng có tổng cộng ba ion clorua nên có hoá trị chính là 3. Các ion Cl- tự do bị phân ly khi phức hòa tan trong nước. Các ion

.fa

Cl- khác liên kết với ion Co3+ nên không bị phân ly do đó không phản ứng với

w

w

w

Ag+.

(a) Ba ion Cl- tự do trong [Co(NH3)6]Cl3 sẽ phân ly khi phức này hoà

tan trong nước. Vì thế khi phức này hòa tan trong nước sẽ cho tổng cộng 4 ion

và 3 ion Cl- sẽ phản ứng với ion Ag+: [Co(NH3)6]Cl3(r) → [Co(NH3)6]33+(aq) + 3Cl-(aq) (b) Tương tự: 3 ion Cl- tự do sẽ kết tủa với Ag+:

27

[Co(NH3)5(H2O)]Cl3(r) → [Co(NH3)5(H2O)]33+(aq) + 3Cl-(aq) (c) Tương tự: 2 ion Cl- tự do sẽ kết tủa với Ag+: [Co(NH3)5Cl]Cl2(r) → Co(NH3)5Cl22+(aq) + 2Cl-(aq) [Co(NH3)4Cl2]Cl(r) → Co(NH3)4Cl2+(aq) + Cl-(aq)

uy nh

Câu 13

on

(d) Tương tự: 1 ion Cl- tự do sẽ kết tủa với Ag+:

1. Etylenđiamin phản ứng với K3[Cr(NCS)6] tạo thành 2 hợp chất. Hợp chất I có màu đỏ và hợp chất II có màu màu da cam. Mỗi hợp chất có công thức

ke m .q

thực nghiệm là Cr(en)2(NCS)3 và khi thêm muối tan của Fe(III) vào thì dung dịch sẽ có màu đỏ đậm. Hợp chất I có đồng phân quang học, nhưng hợp chất II thì không. Hãy đề nghị cấu trúc cho 2 hợp chất đó và giải thích.

ay

2. Giải thích tại sao cấu trúc tứ diện của phức Co(II) bền hơn của Ni(II)?

ce bo o

k. c

om /d

Hƣớng dẫn

1. Giải thích: Có màu đỏ xuất hiện khi thêm ion Fe(III) chứng tỏ rằng ít nhất 1

.fa

ion thioxianat không tạo liên kết với ion trung tâm. Cr(III) có số phối trí điển hình là 6. Do đó mỗi ion phức phải liên kết với 2 phân tử en và 2 ion

w

thioxianat. Hai hợp chất này là đồng phân hình học của nhau. Hợp chất I là

w

w

đồng phân cis. Nó không có mặt phẳng đối xứng do đó có đồng phân quang

học. Hợp chất II có mặt phẳng đối xứng nên không có đồng phân quang học.

2. So với Co2+ thì Ni2+ có hơn 1 electron ở mức mất ổn định t2g. Ngoài ra ở phức của Ni2+ có sự biến dạng theo hiệu ứng Jan - Teller và làm giảm độ bền của phức tứ diện của Ni2+.

28

Bài tập bổ sung Câu 14 Werner đã viết công thức của hợp chất phối trí của ông là CoCl3.6NH3.

Ngày nay chúng ta viết là [Co(NH3)6]Cl3 để chứng minh sự tạo thành của ion

on

[Co(NH3)6]3+ và Cl-.

CoCl3.5NH3; CoCl3.4NH3 và CoCl3.5NH3.H2O. Câu 15

uy nh

Hãy viết các công thức tương tự khác của các hợp chất Werner sau:

ke m .q

Tại sao khi cho NH3 tác dụng với dung dịch K2[PtCl4] và khi cho HCl tác dụng với dung dịch [Pt(NH3)4]Cl2 tạo thành các kết tủa có thành phần giống nhau song có màu khác nhau. Còn khi cho các dung dịch này tác dụng

ay

với KI thì thu được các chất có thành phần khác nhau.

om /d

Câu 16

1. Cho hợp chất [Co(en)2Cl2]Cl. Hãy cho biết: a. Số phối trí của ion kim loại trung tâm

k. c

b. Bậc oxy hoá của ion kim loại trung tâm

ce bo o

c. Số ion tạo thành khi hoà tan hợp chất này vào nước d. Số mol của AgCl kết tủa đối với mỗi mol của hợp chất hoà tan trong

nước khi thêm AgNO3 vào 2. Trước đây người ta hay viết công thức của đồng (I) clorua là Cu2Cl2 thay vì

.fa

CuCl hoặc viết Hg2Cl2 đối với Hg (I) clorua. Dùng cấu hình electron hãy giải

w

thích tại sao Hg2Cl2 có thể xảy ra nhưng phải viết CuCl mới là đúng.

w

w

Câu 17 1. Giải thích tại sao các (ion) phức Mn(H2O)62+ và FeF63- hầu như không có màu? Cho biết nước và F- là hai phối tử trường yếu.

2. Dùng cấu trúc Lewis để giải thích tại sao SO32- là phối tử có thể tạo phối trí ở S hoặc O, nhưng NO3- là phối tử chỉ tạo phối trí thông qua O.

29

Câu 18 Anion NO2- là phối tử trong phức chất dưới đây. Cho các dữ kiện sau: Độ dài liên

% theo khối lượng các nguyên tố

[MA2(NO2)2]

21,68

N

C

31,04 17,74

N-Oa 1,21

N-Ob

O-N-

O-M-

O

O

122

180

on

Kim loại M

kết l, A

uy nh

Công thức

Góc, 0

0

1,29 0

ke m .q

Khoảng cách l trong anion NO2- tự do là 1,24 A , và góc liên kết là 115,40. Phối tử A, chứa nitơ và hiđro; không chứa oxi. Số phối trí của ion kim loại trong phức là 6.

1. Hãy cho biết cấu tạo hình học của NO2- và viết trạng thái lai hoá đối

ay

với nguyên tử nitơ.

om /d

2. Hãy cho biết 4 cách khác nhau mà ion NO2- liên kết với ion trung tâm.

k. c

3. Hãy xác định phối tử A.

w

w

w

.fa

ce bo o

4. Chỉ ra cấu trúc của phức chất.

30

Chƣơng 3 XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP ĐỊNH LƢỢNG PHỨC CHẤT

Câu 19

uy nh

[Cr(CN)6]3-. Các phức trên sử dụng lai hóa ngoài hay lai hoá trong.

on

1. Dùng thuyết liên kết hoá trị, hãy giải thích sự tạo thành các phức [V(H2O)6]3+, 2. Hãy so sánh các thuyết liên kết hoá trị, thuyết trường tinh thể, thuyết MO bằng cách đánh dấu X vào những ô thích hợp trong bảng sau: (2)

Thuyết liên kết hoá trị Thuyết TTT

om /d

ay

Thuyết MO

(3)

ke m .q

(1)

Với: (1) có thể dự đoán dạng hình học (2) có thể dự đoán tính chất từ

k. c

(3) có thể dự đoán độ dài liên kết kim loại-phối tử

ce bo o

(4) có thể giải thích dãy phổ hoá học (5) có thể giải thích tính chất nhiệt động học

Hƣớng dẫn

w

w

w

.fa

1) Với [V(H2O)6]3+: V3+: 3d2, lai hoá d2sp3

Với [Cr(CN)6]3- : Cr3+: [Ar] 4s0 3d3, lai hoá d2sp3

31

(4)

(5)

Vì chỉ có 2 hoặc 3e độc thân ở phân mức d của ion trung tâm nên đã có sẵn 2 ocbital d trống, do đó không cần thiết chỉ rõ phức lai hóa trong hay ngoài.

(2)

(4)

(5)

Thuyết liên kết hoá trị





Thuyết TTT









Thuyết MO









uy nh

(1)





ke m .q

Câu 20

(3)

on

2)

1. Trong trường hợp nào năng lượng tách  hoặc năng lượng ổn định trường tinh thể bằng 0. Hai trường hợp trên có trùng nhau không? Cho ví dụ.

ay

2. Giải thích tại sao thuyết trường tinh thể không áp dụng được đối với phức của kim loại thuộc phân nhóm chính.

om /d

3. Cho các ion d5, d6, d7, d8, d9, d10. Ion dn nào sẽ có năng lượng ổn định trường tinh thể nhỏ nhất trong trường hợp năng lượng tách  lớn hơn năng

k. c

lượng ghép đôi P. Giải thích.

4. Ion phức dn nào có tính chất từ sẽ thay đổi đối với phối tử trường mạnh và

ce bo o

trường yếu trong trường bát diện. Giải thích.

Hƣớng dẫn

1. ∆ = 0 khi không có trường hoặc trường đối xứng - trường hợp của ion khí tự

.fa

do. Năng lượng ổn định trường tinh thể = 0 khi electron chiếm có mức năng

w

thấp và cao bằng nhau - trường hợp ion phức d5 trường yếu và ion phức d10.

w

2. Kim loại thuộc phân nhóm chính không có lớp vỏ d đang điền electron. Chỉ

w

có lớp d trống hoặc d đã lấp đầy. Năng lượng trường tinh thể = 0.

3. Chỉ có d10 (NLÔĐTTT = 0), nếu ∆ < P sẽ có d5 và d10 4. d4, d5, d6 và d7. Đối với d1, d2, d3 các electron sẽ điền vào ocbitan mức thấp nên không phụ thuộc vào ∆. Đối với d8, d9, d10 các ocbitan mức thấp đã được điền đủ nên cũng không phụ thuộc vào ∆.

32

Câu 21 1. Cho ion phức [Cr(H2O)]2+ có năng lượng ghép đôi là 23.500 cm-1, năng lượng tách  là 13.900 cm-1. Tính năng lượng ổn định trường tinh thể đối với phức spin cao và spin thấp. Phức nào bền hơn ? Giải thích.

uy nh

thích và dự đoán cấu trúc hình học của những ion phức này ?

on

2. Momen từ của [Mn(CN)6]3- là 2,8 MB, của [MnBr4]2- là 5,9 MB. Hãy giải Hƣớng dẫn 1. Đối với ion phức spin cao d4 :

ke m .q

NLÔĐTTT = -0,6∆ = -0,6(13.900 cm-1) = -8340 cm-1 Đối với ion phức spin thấp d4 :

NLÔĐTTT = -1,6∆ + P = -1,6(13.900 cm-1) + 23.500 cm-1 = +1260 cm-1

ay

Thông thường trạng thái năng lượng thấp sẽ bền hơn. Phối tử H2O không đủ

om /d

mạnh để tạo nên phức Cr(II) spin thấp. Vì ∆ < P nên phức spin cao bền hơn.

2. Chỉ cần từ công thức spin có thể tính được [Mn(CN)6]3- có 2 electron độc thân và [MnBr4]2- có 5 electron độc thân (lưu ý Mn ở đây có bậc oxy hoá khác

w

w

w

.fa

ce bo o

độc thân như sau:

k. c

nhau). Cấu hình electron tương ứng của ion tự do và ion phức với số electron

33

Câu 22 1. Hãy xác định ion phức [Mn(CN)6]3- có bao nhiêu electron độc thân. Phức spin cao hay thấp.

2. Hiệu số của 2 mức năng lượng t2g và eg của ocbitan nguyên tử trong trường

on

tinh thể bát diện hoặc tứ diện phụ thuộc vào ion trung tâm và cả phối tử tạo

uy nh

nên phức. a/ Ion kim loại nào sau đây có thể cho giá trị này lớn nhất: (a) Rh3+ (b) Cr3+ (c) Fe3+ (d)Co2+ (e) Mn2+

ke m .q

b/ Phối tử nào sau đây có thể cho giá trị o lớn nhất:

(a) CN- (b) NH3 (c) H2O (d) OH- (e) F-

3. Cho ion phức [Cr(H2O)]2+ có năng lượng ghép đôi là 23.500 cm-1, năng

ay

lượng tách  là 13.900 cm-1. Tính năng lượng ổn định trường tinh thể đối với

om /d

phức spin cao và spin thấp. Phức nào bền hơn ? Giải thích.

Hƣớng dẫn số ∆ lớn

k. c

1. Ion kim loại Mn3+: [Ar]d4. [Mn(CN)6]3- có 2 e độc thân. Spin thấp. Thông

ce bo o

2. a/ (a) Rh3+ b/ (a)CN-

3. Đối với ion phức spin cao d4 : NLÔĐTTT = -0,6∆ = -0,6(13.900 cm-1) = -8340 cm-1

Đối với ion phức spin thấp d4 :

w

.fa

NLÔĐTTT = -1,6∆ + P = -1,6(13.900 cm-1) + 23.500 cm-1= +1260 cm-1 Thông thường trạng thái năng lượng thấp sẽ bền hơn. Phối tử H2O

w

w

không đủ mạnh để tạo nên phức Cr(II) spin thấp. Vì ∆ < P nên phức spin cao bền hơn.

Câu 23 1. Ion phức nào sau đây hấp thụ ánh sáng thấy được ở mức năng lượng cao: [V(H2O)6]3+ hay [V(NH3)6]3+ ?

34

2. Giải thích tại sao thuyết trường tinh thể không áp dụng được đối với phức của kim loại thuộc phân nhóm chính.

3. Cho các ion d5, d6, d7, d8, d9, d10. Ion dn nào sẽ có năng lượng ổn định trường tinh thể nhỏ nhất trong trường hợp năng lượng tách  lớn hơn năng

on

lượng ghép đôi P. Giải thích.

uy nh

4. Hãy vẽ sơ đồ tách ocbitan, xác định phức spin thấp hay cao, dự đoán số electron độc thân của hai phức bát diện [Fe(H2O)6]2+ và [Fe(CN)6]4-. Giải thích

ke m .q

Hƣớng dẫn

1. Cả 2 phức đều có ion kim loại V3+; NH3 > H2O do đó [V(NH3)6]3+ hấp thụ ánh sáng thấy được ở mức năng lượng cao hơn.

ay

2. Kim loại thuộc phân nhóm chính không có lớp vỏ d đang điền electron. Chỉ

om /d

có lớp d trống hoặc d đã lấp đầy. NLÔĐTTT = 0.

3. Chỉ có d10 (NLÔĐTTT=0; ∆= 0 nên không phụ thuộc vào ∆) (nếu ∆<P sẽ có d5 và d10)

k. c

4. Fe2+ có cấu hình e: [Ar]3d6.

ce bo o

Phối tử H2O tách kém hơn CN-. Do đó [Fe(H2O)6]2+ có 4 e độc thân (spin cao) và [Fe(CN)6]4- không có e độc thân (spin thấp).

Những kết quả này đúng nhưng nên nhớ không thể dự đoán chính xác

.fa

spin của phức khi không có trị số ∆ và năng lượng ghép đôi e.

Câu 24

w

w

w

1. Viết cấu hình electron liên kết hoá trị đối với các phức: (a) [PtCl6]2-, (b) Cr(CO)6, (c) [Ir(NH3)6]3+, (d) [Pd(en)2]2+

2. Cho các ion d5, d6, d7, d8, d9, d10. Ion dn nào sẽ có năng lượng ổn định trường tinh thể nhỏ nhất trong trường hợp năng lượng tách  lớn hơn năng

lượng ghép đôi P. Giải thích?

35

Hƣớng dẫn

om /d

ay

ke m .q

uy nh

on

1. Ba phức đầu lai hóa d2sp3, phức cuối lai hoá dsp2

có d5 và d10).

Câu 25

k. c

2. Chỉ có d10 (NLÔĐTTT=0, ∆= 0 nên không phụ thuộc vào ∆) (nếu ∆ < P sẽ

ce bo o

Khi nghiên cứu phức của Cr2+ với CN và với H2O người ta nhận thấy chúng cùng có dạng bát diện song có từ tính khác nhau cụ thể là phức [Cr(CN)6]4 có 2 electron độc thân, còn phức [Cr(H2O)6]2+ có 4 electron độc

.fa

thân. Dùng thuyết liên kết hoá trị để giải thích sự hình thành 2 phức trên. Tính

(Cho biết bậc số nguyên tử Z của Cr là 24).

w

w

moment từ của chúng? Phức nào bền hơn tại sao?

w

Hƣớng dẫn Theo thuyết liên kết hoá trị để hình thành phức bát diện, ion kim loại

trung tâm sử dụng 1 orbital s, 3 orbital p và 2 orbital d trống lai hoá với nhau tạo thành 6 orbital lai hoá sp3d2 hướng ra 6 đỉnh của hình bát diện.

36

Liên kết của ion trung tâm với 6 phối tử được thực hiện bởi liên kết cho nhận giữa cặp electron chưa chia của phối tử và orbital trống của ion trung tâm. Tuỳ theo loại phối tử mà ion trung tâm có thể sử dụng orbital 4d, lúc này ta có phức “ lai hoá ngoài” hay sử dụng orbital 3d, ta có phức “ lai hoá trong”.

3d5 4s1  Cr2+: [Ar]3d4

ke m .q

uy nh

24Cr:

on

- Với phức [Cr(CN)6]4 có 2 electron độc thân:

ay

Ta có phức lai hoá trong

- Với phức [Cr(H2O)6]2+ có 4 electron độc thân: 3d5 4s1  Cr2+: 3d4

ce bo o

k. c

om /d

24Cr:

Ta có phức lai hóa ngoài

.fa

Trong hai phức trên thì phức lai hoá trong bền hơn vì: - Phức lai hoá ngoài sử dụng orbital 4d có năng lượng cao hơn do đó

w

w

w

kém bền hơn.

- Phức lai hoá ngoài còn 1 orbital trống phía trong nên các phối tử dễ

tạo liên kết trong các phản ứng thay thế.

Câu 26 Khi bị kích thích electron được chuyển từ mức năng lượng thấp lên mức cao hơn xảy ra sự hấp thụ ánh sáng ứng với bước sóng . Hãy tính bước

37

o

sóng này (theo A ), biết rằng năng lượng tách mức của phức [Co(CN)6]3 là 99,528 kcal.mol1. Cho h = 6,62.1034 J.s và c = 3.108 m.s1.

Hƣớng dẫn Khi electron bị kích thích sẽ chuyển từ Et lên Ec và xảy ra sự hấp thụ

ke m .q

uy nh

on

ánh sáng:

ce bo o

k. c

om /d

ay

Theo thuyết lượng tử của Planck ta có

w

w

w

.fa

Câu 27. Cho biết:

[CoF6]3

Năng lượng tách O (kj/mol)

phức bát diện

156

chất thuận từ

[Co(NH3)6]3+ phức bát diện

265

chất nghịch từ

Hãy xét cấu trúc và tính chất của 2 phức trên theo phương pháp VB và phương pháp trường tinh thể.

Biết ZCo = 27, năng lượng ghép đôi electron P = 210kj/mol.

38

Hƣớng dẫn Theo thuyết VB, cấu hình electron của Co3+: [Ar] 3d6.

- Với phức chất [CoF6]3- thuận từ. Do tương tác giữa Co3+ và F- yếu nên

uy nh

on

cấu hình của Co3+ vẫn giữ nguyên như cũ:

ke m .q

- Với phức chất [Co(NH3)6]3+ nghịch từ. Do tương tác giữa Co3+ và

om /d

ay

NH3 mạnh nên cấu hình electron của Co3+ bị dồn lại:

Theo thuyết trường tinh thể:

k. c

- Với phức chất [CoF6]3-: P > ∆O nên cấu hình electron của phức t2g4eg2,

ce bo o

phức spin cao và thuận từ.

- Với phức [Co(NH3)6]3+ do P < ∆O các electron được chuyển về mức

năng lượng thấp có cấu hình electron t62g . Đó là phức spin thấp và nghịch từ.

Câu 28

.fa

1. Dựa trên cơ sở thuyết VB, hãy giải thích sự hình thành liên kết trong phức:

w

[FeF6]3- và [Fe(CN)6]3-.

w

w

2. Dựa vào thuyết trường tinh thể, vẽ sơ đồ sự sắp xếp các electron d của ion

Fe3+ trong các phức bát diện đều trên. So sánh độ bền của các phức bằng cách tính năng lượng ổn định bởi trường tinh thể.

3. Tính momen từ tổng hợp và cho biết từ tính của các phức trên.

Cho biết : F- là phối tử trường yếu, CN- là phối tử trường mạnh, ZFe= 26

39

Hƣớng dẫn 1.

26Fe:

[Ar] 4s2 3d6

Fe3+: [Ar] 3d5 4s0

Xét phức [FeF6]3- Phối tử F- thuộc trường yếu, không đủ năng lượng để đẩy các electron

on

độc thân của ion Fe3+ ghép đôi. Do vậy, ion Fe3+ dùng 1(AO)4s + 3(AO)4p

uy nh

và 2(AO)4d tham gia lai hóa tạo 6(AO)sp3d2 và tham gia liên kết với các phối tử F-.

CN- CN-

ke m .q

Xét phức [Fe(CN)6]3-

CN- CN- CN-

CN-

ay

- Phối tử CN- thuộc trường mạnh, có đủ năng lượng để đẩy các electron

om /d

độc thân của ion Fe3+ ghép đôi với nhau tạo 2(AO)3d trống. Sau khi các electron độc thân ghép đôi, các AO trống lai hóa tạo 6AO tương ứng: 2(AO)3d + 1(AO)4s và 3(AO)4p tham gia lai hóa tạo 6(AO)d2sp3 hướng về

k. c

6 đỉnh của hình bát diện đều, xen phủ với 6 phối tử CN-.

ce bo o

2. Ta có Fe3+: [Ar] 3d5 4s0

- [FeF6]3- : F- là phối tử trường yếu nên không có sự dồn electron

w

w

w

.fa

eg

t2g Cấu hình electron: t2g3 eg2

40

Năng lượng ổn định trường tinh thể =0/5 ( 3.2 – 2.3) = 0 - [Fe(CN)6]3- : CN- là phối tử trường mạnh nên có sự dồn electron vào mức năng lượng thấp nhất. Cấu hình electron: t2g5 Năng lượng ổn định trường tinh thể =0/5 ( 5.2 – 0.3) = 2o

on

Vì vậy, phức [Fe(CN)6]3- bền hơn

uy nh

Câu 29

Xác định bậc oxi hoá của cobalt và giá trị của x, y trong các phức sau

chất thứ hai là nghịch từ. Biết ZCo = 27.

Hƣớng dẫn

ke m .q

[Co(NH3)6]Clx và [Co(NH3)6]Cly (x khác y) biết rằng chất đầu là thuận từ, còn

Co (Z = 27) : [Ar] 4s23d7 Co+3



Co+2

: [Ar] 3d6

om /d



ay

Trong phức với NH3, Co thường thể hiện số oxi hóa +3 và +2.

: [Ar] 3d7

Qua cấu hình trên ta thấy trong phức bát diện Co3+ có thể thuận từ hay nghịch

k. c

từ còn Co2+ luôn luôn là thuận từ. Vì chất thứ hai [Co(NH3)6]Cly là chất

ce bo o

nghịch từ nên nó phải là phức của Co3+ , suy ra y = 3.

Vì x khác y, suy ra phức [Co(NH3)6]Clx có x = 2.

Câu 30

20300

13100

w

w

w

.fa

Phổ hấp thụ electron của dung dịch TiCl3 và CrCl2 cho dưới đây:

5000 10000

10000 20000

20000

30000  (cm-1)

5000

30000  (cm-1)

1. Hãy nêu nguyên nhân sinh ra các vân hấp thụ trên các phổ đó .

41

2. Dung dịch TiCl3 và dung dịch CrCl2 có màu gì? Tại sao?

Hƣớng dẫn 1. Ta có TiCl3  Ti3+ + 3 ClTi3+ + 6 H2O  [Ti(H2O)6]3+

on

- Ion Ti3+ có cấu hình electron là 3d1 và electron được xếp mức t2g1 eg0

uy nh

(mức thấp), ion Cr2+ có cấu hình 3d4 có sự chuyển dời electron từ mức năng lượng thấp đến mức năng lượng cao.

- Khi chiếu ánh sáng nhìn thấy vào dung dịch TiCl3, nghĩa là chiếu vào

ke m .q

dung dịch chứa các ion phức [Ti(H2O)6]3+ electron nhận được năng lượng kích thích của tia sáng có electron photon của ánh sáng bằng 0, nó chuyển từ mức năng lượng t2g lên eg. Do đó sinh ra các vân hấp thụ trên các phổ đó.

ay

2. Quan sát hình vẽ ta thấy, dải hấp thụ của phức [Ti(H2O)6]3+ có cực đại ở

om /d

tần số 20300cm-1( λ = 1/ 20300 = 493 nm) là bước sóng của tia lục xanh vì vậy dung dịch phức [Ti(H2O)6]3+ có màu đỏ da cam là màu phụ của màu lục.

Tương tự, dải hấp thụ của phức [Cr(H2O)6]2+ có cực đại ở tần số 13100

ce bo o

Câu 31

k. c

cm-1 (λ = 1 / 13100 = 760 nm) hấp thụ ánh sáng vùng đỏ nên có màu lục.

Kết quả phân tích một phức chất của platin (II) cho biết có 65% khối lượng Pt, 24% Cl, 6% NH3 và 6% H2O. a. Tìm công thức phân tử của phức, biết rằng đây là phức một nhân và Pt (II)

.fa

có số phối trí là 4. Viết công thức cấu tạo của 2 đồng phân cis và trans của nó.

w

b.Năng lượng tự do chuẩn tạo thành ở 25oC của các đồng phân cis và trans

w

w

lần lượt là 396 và 402 kJ.mol1.

Tính hằng số cân bằng của phản ứng: cis  trans.

c. Tính nồng độ mol.lit1 của mỗi đồng phân trong dung dịch, biết rằng lúc đầu chỉ có đồng phân cis với nồng độ 107M. Biết Pt = 195; Cl = 35,5; N = 14; H = 1; O = 16.

42

Hƣớng dẫn

uy nh

on

a. Vì là phức chất một nhân nên phân tử khối của phức chất là:

phân tử H2O.

om /d

ay

ke m .q

Công thức phân tử là [PtCl2(NH3)(H2O)].

w

w

w

.fa

c.

ce bo o

k. c

b.

Câu 32 Khi kết tủa nhanh Cl từ dung dịch trong đó hoà tan 20 gam hexahidrat crom (III) clorua (CrCl3.6H2O) cần 75ml dung dịch 2N nitrat bạc. Trên cơ sở đó hãy viết công thức phân tử của phức chất trên.

43

Biết Cl = 35,5; O = 16; H = 1; Cr = 52.

Hƣớng dẫn

Ta có phản ứng: Cl-

+

0.15

=

AgCl

0.15 (mol)

ce bo o

Câu 33

k. c

om /d

ay

ke m .q

Do vậy lượng ion Cl- tự do là:

uy nh

Ag+

on

- Số mol AgNO3 đã dùng:

Các phức [Cu(NH3)6]2+, [Cu(en)3]2+ có số sóng của vạch hấp thụ lần

lượt là 15000cm1, 16400cm1.

.fa

Hãy tìm bước sóng của sóng hấp thụ và so sánh năng lượng tách của

các phức trên. Cho nhận xét về các phối tử.

w

w

Hƣớng dẫn

w

+ Phức [Cu(NH3)6]2+: Số sóng (số bước sóng trong 1 đơn vị độ dài):

44

on uy nh

ce bo o

k. c

om /d

ay

ke m .q

Số sóng (số bước sóng trong một đơn vị độ dài):

Ta thấy: ∆2 > ∆1 → Trường phối tử gây ra bởi các phối tử en > NH3.

Câu 34

Dựa trên cơ sở của thuyết VB áp dụng cho phức chất hãy giải thích sự

.fa

hình thành liên kết trong các phức chất [Ni(CN)4]2 và [NiCl4]2 và cho biết từ

w

tính của chúng. Biết rằng tương tác giữa Ni2+ và CN mạnh hơn giữa Ni2+ và

w

w

Cl. Biết ZNi = 28.

Hƣớng dẫn Các phức [Ni(CN)4]2- và [NiCl4]2- đều có ion tạo phức là Ni2+.

Ni2+: 1s22s22p63s23p63d8

45

- Khi tạo phức với CN- thì giữa Ni2+ và phối tử CN- có tương tác khá mạnh nên trong trường hợp này hai electron độc thân ở AO 3d được ghép đôi, nghĩa là xuất hiện một ô trống ở 3d. Các ô trống này sẽ nhận cặp electron tự do của phối tử CN- để tạo thành phức [Ni(CN)4]2-. Các orbital trong trường

ke m .q

uy nh

on

hợp này lai hoá dạng dsp2 vuông phẳng.

Phức [Ni(CN)4]2 nghịch từ, spin thấp.

ay

- Khi tạo phức với Cl- do ion Cl- có bán kính lớn, tương tác với ion

om /d

trung tâm yếu nên hai electron độc thân ở 3d vẫn giữ nguyên. Các ion Cl- sẽ

ce bo o

k. c

chiếm các orbital trống ở 4s và 4p.

Do μ ≠ 0 nên phức [NiCl4]2 là thuận từ, spin cao.

w

w

.fa

Trong trường hợp này ta có lai hoá sp3.

w

Câu 35 1. Momen từ và màu sắc của một số phức chất coban được cho dưới đây:

a. Hãy vẽ giản đồ tách mức năng lượng cho mỗi phức chất. b. Tính năng lượng ổn định trường tinh thể (CFSE) theo năng lượng tách  và năng lượng ghép đôi electron P.

46

Phức

Momen từ, B

Màu

[Co(NH3)6]3+

0,0

Vàng

2

[Co(F)6]3-

4,9

Xanh

3

[Co(H2O)6]2+

3,8

Hồng

4

[Co(Cl)4]2-

3,8

Xanh

5

[Co(oaph)2]

1,7

Đỏ

uy nh

on

1

Ti(IV)và Zn(II) là không màu?

O

ke m .q

c/ Giải thích tại sao các phức coban có nhiều màu, trong khi phức -

ay

NH 2

om /d

oaph (o-aminophenolat)

ce bo o

k. c

2. Hợp chất hợp chất A, B có cấu trúc vuông phẳng như dưới đây:

Hãy giải thích tại sao sự thế các phân tử NH3 bởi các phân tử nước ở trong

.fa

cầu nội hợp chất A lại xảy ra chậm hơn so với trong hợp chất B Hƣớng dẫn

w

1. a,b) Từ giá trị momen từ tính được số electron chưa ghép đôi ở phức

w

w

1,2,3,4,5 lần lượt là 0, 4, 3, 3, 1.

Phức 1, 2, 3 có cấu trúc bát diện (6 phối tử) [CoCl4]2- và Co(oaph)2 có số phối trí là 4 vì không có 6 nguyên tử cho (oaph là phối tử 2 càng). Chúng có thể vuông phẳng hoặc tứ diện. Phức tứ

47

diện sẽ tương ứng với 3 electron chưa ghép đôi. Còn phức vuông phẳng tương

ce bo o

k. c

om /d

ay

ke m .q

uy nh

on

ứng với 1 electron chưa ghép đôi.

.fa

c. Phức coban có nhiều màu vì Co(II) và Co(III) đều có các obitan chưa được lấp đầy electron. Electron có thể chuyển từ obitan có năng lượng thấp lên

w

obitan có năng lượng cao hơn. Năng lượng cần thiết cho sự chuyển electron

w

w

đó nằm trong 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 electron nào lên obitan có năng lượng cao hơn đòi hỏi năng lượng nằm ngoài vùng nhìn thấy, do đó không có màu. Ti(IV) không có electron d, nên không có sự chuyển electron, do đó không có màu.

48

2. Do ảnh hưởng trans của Br- mạnh hơn của Cl-, do đó liên kết Pd-NH3 trong phức B kém bền hơn so với ở trong phức A. Câu 36 Xét xem AgCl, AgI có tan trong dung dịch NH3 1M được không?

on

Biết TAgCl = 1,8.10-10 , Kb của [Ag(NH3)2]+ = 1.108 và TAgI = 8,3.10-17

uy nh

Hƣớng dẫn Xét sự hòa tan của AgCl trong dung dịch NH3 

Ag+dd 

Ag+dd + 2 NH3 dd

Cl-dd

(2)

(3)

ay

Hằng số cân bằng (3) : C Ag  NH 32  .CCl 

om /d



C

Kb = 108

 [Ag(NH3)2]+dd +

AgClr + 2 NH3 dd



TAgCl = 1,8.10-10 (1)

[Ag(NH3)2]+

Cộng (1) và (2) ta có:

K=

Cl-dd

+

ke m .q

AgClr

2 NH 3

Nhân cả tử và mẫu với CAg+ : C Ag  NH 32  

k. c

 2

C

NH 3

. C Ag 

ce bo o

K= C Ag  .CCl 

 TAgCl .K b  1,8.1010 .108  1, 8.102

Nếu hòa tan AgCl trong dung dịch NH3 1M, gọi độ tan của kết tủa đó

dưới dạng ion phức là x (tính bằng mol/l) ta có : AgClr + 2 NH3 dd 1

0

0

CCb (mol/l)

1- 2x

x

x

w

.fa

Cbđ (mol/l)

K=

w

w

 [Ag(NH3)2]+dd + Cl-dd

=>

C Ag  NH 32  .CCl  



C

2 NH 3



x2

1

 2x

2

 1, 8.102

x  0,13 => x = 0,1 (mol/l) 1 - 2x

Vậy C[Ag(NH3)2]+ = 0,1 M

49

Như vậy, C[Ag(NH3)2]+ cân bằng với kết tủa AgCl khá lớn, nghĩa là AgCl tan đáng kể trong dung dịch NH3.

Tương tự với AgI ( TAgI = 8,3.10-17), tìm được độ tan của AgI trong dung dịch NH3 1M là 9.10-5, nghĩa là AgI không tan trong dung dịch NH3 1M.

on

* Bài tập bổ sung

uy nh

Câu 37. Đối với phức [Cr(H2O)6]2+, năng lượng ghép đôi là 23500cm1, năng lượng tách là 13900cm1. Tính năng lượng ổn định trường tinh thể của phức đối với các trường hợp spin cao và spin thấp, trường hợp nào bền hơn?

ke m .q

Câu 38. Phức [Fe(CN)6]4 có năng lượng tách  = 94,3kcal/mol, phức [Fe(H2O)6]2+ có  = 29,7kcal/mol, đối với các phức trên năng lượng ghép đôi điện tử P = 50,3kcal/mol.

ay

a. Hãy vẽ giản đồ năng lượng của hai phức trên, sự phân bố điện tử của hai

om /d

phức đó, giải thích.

b. Hãy cho biết phức nào là phức spin cao, phức nào là phức spin thấp, moment từ và tính chất từ của chúng.

k. c

c. Đối với các phức trên, sự kích thích điện tử từ mức t2g đến eg phức hấp thụ

ce bo o

ánh sáng có bước sóng  bằng bao nhiêu?

Biết ZFe = 26.

Câu 39

.fa

1. Tính hằng số bền tổng cộng của phức [ Ag(NH3)2]- ở 250C. Ag+

+ e =

Ag

E0 = 0,8 V

[Ag(NH3)2] + + e = Ag(r) + 2NH3aq

E0 = 0,4V

w

w

Cho biết:

w

2. Tính hằng số bền tổng cộng của phức [ Ag(CN)2]- ở 250C. Cho biết:

Ag+

+ e =

Ag

E0 = 0,8V

[Ag(CN)2] - + e = Ag(r) + CN-aq

E0 = - 0,29V

3. Hãy xét xem Ag có tan trong HCN 1M giải phóng H2 hay không?

Cho biết: E0 (Ag+/Ag) = 0,8V , Kb[Ag(CN)2]- = 7,08.1019

50

Câu 40 Xét chiều của phản ứng sau ở 250C theo 2 cách: [Ni(NH3)6]2+ + 3 en = [Ni(en)3]2+ + 6 NH3 Kb của [Ni(en)3]2+ = 1,29.1019 và kb của [Ni(NH3)6]2+ = 1,02.108

uy nh

Câu 41

on

Biết ∆H0pu = -25kJ/mol và ∆S0pu = 110 J/mol.K

Hãy giải thích vì sao:

1. Dung dịch của mỗi ion sau: Zn2+, Hg2+ , Cd2+ , Sc3+, La3+, Al3+, Ca2+, K+ lại

ke m .q

không có màu.

2. Ở trạng thái rắn, các oxit, các muối của kim loại chuyển tiếp đều có màu.

Nêu những ứng dụng dựa vào tính chất đó.

ay

Câu 42

om /d

1. Sử dụng thuyết liên kết hoá trị, hãy:

a. Cho biết trạng thái lai hoá của các ion phức dưới đây.

[Ag(CN)2]-;

(ii)

[Ni(CN)4]2-;

(iii)

[Fe(CN)6]3-;

ce bo o

k. c

(i)

(iv)

[Zn(CN)4]2-

b. Cho biết cấu tạo hình học của các ion trên. c. Cho biết giá trị momen từ của các ion trên.

.fa

2. Cho 1 ml dung dịch NH4SCN 10-4M vào 1 ml dung dịch FeCl3 10-1M.

w

Dung dịch có màu đỏ của phức FeSCN2+ xuất hiện không? (Biết: Dung dịch

w

w

FeSCN2+ có màu đỏ khi nồng độ của phức này > 7.10-6M).

Cho: Hằng số bền của FeSCN2+ k = 103,03

3. Tại sao tất cả các phức bát diện của Ni(II) đều là phức lai hoá ngoài.

51

Câu 43 1. Khi nghiên cứu phức của Co3+ với F- và với NH3 người ta nhận thấy chúng cùng có dạng bát diện song từ tính của chúng khác nhau, cụ thể phức K3[CoF6] có momen từ bằng 4,89 B còn phức [Co(NH3)6]Cl3 có momen từ

on

bằng 0. Tính số e độc thân của chúng. Dùng thuyết liên kết hoá trị để giải

uy nh

thích sự hình thành 2 phức trên.

Cho: Co(Z=27)

2. Hãy so sánh khả năng hoà tan của AgCl trong nước và trong dung dịch

ke m .q

NH3 1M. Cho biết tích số tan của AgCl bằng 1,8.10-10 và hằng số bền tổng hợp của phức [Ag(NH3)2]+ bằng 108.

3. Giải thích tại sao Pt(II) và Pd(II) luôn tạo thành phức vuông phẳng nhưng

ay

chỉ có một số phức của Ni(II) là vuông phẳng

om /d

Câu 44

1. Có bao nhiêu đồng phân hình học ứng với công thức [Cr(en)Cl2]+ và đồng phân nào có hoạt tính quang học. Vẽ cấu trúc của tất cả các đồng phân đó.

k. c

2. Cả phức Fe(CN)64- và phức Fe(H2O)62+ đều không màu trong dung dịch

ce bo o

loãng. Phức thứ nhất có spin thấp và phức thứ hai có spin cao. a. Có bao nhiêu electron chưa ghép đôi trong mỗi ion trên? b.Tại sao năng lượng tách  đối với hai phức trên khác nhau đáng kể nhưng

.fa

không có phức nào có màu?

Câu 45

w

1. Hãy tính năng lượng ổn định trường tinh thể (CFSE) của phức vuông phẳng

w

w

tạo thành từ ion kim loại có cấu hình d8 trong hai trường hợp: trường mạnh và trường yếu.

2. a. Một phức chất bát diện có momen từ bằng 4,90 B; Một phức chất bát diện khác cũng cùng ion trung tâm như phức thứ nhất và cùng mức oxi hoá,

52

có momen từ bằng 0. Ion trung tâm trong hai phức đó có thể là ion nào trong số: Cr(III), Mn(II), Mn(III), Fe(II), Fe(III), Co(II). b. Câu hỏi tương tự như câu (a) nhưng phức thứ nhất có momen từ là 4,90 B và phức thứ hai có momen từ là 2,83 B.

on

3. Giải thích ngắn gọn tại sao phức của Cu(II) có màu nhưng phức Cu(I) lại

uy nh

không có màu?

Câu 46

1. Kim loại tạo phức thuộc dãy chuyển tiếp thứ nhất có cấu hình di. Với giá trị phối tử trường yếu trong phức bát diện.

ke m .q

nào của i thì tính chất từ của phức sẽ bị thay đổi theo phối tử trường mạnh và 2. Một dung dịch phức FeSCN2+ có nồng độ 10-1M. Màu đỏ của dung dịch

ay

phức đó có biến mất hay không khi tăng pH đến 10. (Biết: Dung dịch Cho: Fe3+ + SCN Fe3+ + 2H2O

om /d

FeSCN2+ có màu đỏ khi nồng độ của phức này > 7.10-6M. FeSCN2+

k = 103,03

FeOH2+ + H3O+

k = 10-2,17

k. c

3. Đối với ion [Cr(H2O)6]2+, năng lượng ghép đôi P = 23.500 cm-1. Năng

ce bo o

lượng tách  = 13.900 cm-1. Hãy tính năng lượng ổn định trường tinh thể (CFSE) đối với phức trên tương ứng với hai trạng thái spin thấp và spin cao.

Trạng thái nào bền hơn.

.fa

Câu 47

1. Biết năng lượng tách mức 0 đối với phức [CoF6]3- và [Co(NH3)6]3+ lần lượt

w

w

bằng 155,1 kj/mol và 275,1 kj/mol. Năng lượng cần thiết để ghép electron là

w

P= 250,8 kj/mol. a. Dựa vào thuyết trường tinh thể hãy vẽ giản đồ tách mức năng lượng

và cho biết sự phân bố electron trên các mức năng lượng của 2 phức nói trên. b. Các phức trên thuộc loại spin cao hay thấp, thuận từ hay nghịch từ?

53

c. Hãy tính năng lượng ổn định trường tinh thể (CFSE) cho ion phức trên.

Cho: Co (Z=27) 2. Khi khảo sát phức [Ti(H2O)6]3+ theo phương pháp MO thu được các obitan

om /d

ay

ke m .q

uy nh

on

phân tử dưới đây:

Hãy so sánh giản đồ trên với giản đồ các obitan d của Ti3+ trong phức

k. c

[Ti(H2O)6]3+ theo phương pháp liên kết hoá trị và thuyết trường tinh thể.

ce bo o

3. Hãy xác định năng lượng ổn định trường tinh thể (CFSE) của phức bát diện tạo thành từ ion kim loại có cấu hình d6 với năng lượng tách  = 25000cm-1 và năng lượng ghép đôi P = 15000 cm-1.

Câu 48

.fa

1. Hãy vẽ giản đồ cấu hình electron của ion trung tâm trong các ion phức sau

w

theo quan điểm của thuyết trường tinh thể:

w

w

a. [Pt(NH3)4]2+ b. [Cu(NH3)4]2+ c. [Cr(NH3)6]3+

54

2. a. Hãy tính năng lượng ổn định trường tinh thể (CFSE) theo  (năng lượng tách) và P (năng lượng ghép đôi) cho ion Ni2+ trong phức vuông phẳng, trong phức bát diện. b. Câu hỏi tương tự như trên cho ion Zn2+.

uy nh

Cho biết cấu trúc hình học của hai phức này. Cho Mn (Z=25)

on

3. Momen từ của [Mn(CN)6]3- là 2,8 B. Momen từ của [MnBr4]2- là 5,9 B. Câu 49: (Trích kì thi olypic hóa học quốc tế lần thứ 37, bài lí thuyết)

Chiufen, thị trấn mỏ nằm ở trên đồi của miền Bắc Đài Loan, là một nơi

ke m .q

mà bạn có thể khám phá ra lịch sử Đài Loan. Đó cũng là một trong những nơi có mỏ vàng lớn nhất châu Á. Chính vì vậy Chiufen thường được gọi là thủ đô vàng của châu Á. KCN thường được dùng để chiết vàng từ quặng. Vàng tan

om /d

bền vững trong dung dịch nước.

ay

trong dung dịch xianua trong sự có mặt của không khí để tạo thành Au(CN)24Au(r) + 8CN-(aq) + O2(k) + 2H2O(l)

4Au(CN)2-(aq) + 4OH-(aq)

1. Viết công thức cấu tạo của Au(CN)2-, chỉ ra vị trí lập thể của từng nguyên

k. c

tử.

ce bo o

2. Cần bao nhiêu gam KCN để chiết vàng từ quặng?

Nước cường thủy, là một hỗn hợp gồm HCl và HNO3 lấy theo tỉ lệ 3:1 về thể tích, đã được tìm ra và phát triển bởi các nhà giả kim thuật để hoà tan vàng.

Qúa trình này là một phản ứng oxy hóa - khử xảy ra theo phương trình:

Au(r) + NO3-(aq) + Cl-(aq)

.fa

AuCl4-(aq) + NO2(k)

w

w

3. Viết hai nửa phản ứng và sử dụng nó để cân bằng phương trình trên.

w

4. Chỉ ra qúa trình nào là oxy hóa, qúa trình nào là khử.

Vàng không hề phản ứng với axit nitric. Tuy nhiên vàng có thể phản ứng với nước cường thủy vì tạo thành ion phức AuCl4-. Cho biết các thế sau: Au3+(aq) + 3e-  Au(r)

Eo = +1,50V

AuCl4-(aq) + 3e-  Au(r) + 4Cl-(aq)

55

Eo = +1,00V

5. Tính hằng số cân bằng K = [AuCl4-]/[Au3+][Cl-]4.

6. Vai trò của HCl là sinh ra Cl-. Đối với phản ứng trên thì Cl- có vai trò gì? a) Cl- là tác nhân oxy hóa. b) Cl- là tác nhân khử.

on

c) Cl- là tác nhân tạo phức.

uy nh

d) Cl- là chất xúc tác.

Câu 50: (Trích olympic hóa học các trƣờng đại học việt nam lần thứ hai, 2004 đề thi phần cơ sở và hóa học vô cơ, bảng A)

ke m .q

Với thành phần [Cr(H2O)2(NH3)2Br 2]+ , ion này có 5 đồng phân hình học; trong đó một đồng phân hình học lại có hai đồng phân quang học; tất cả các dạng đồng phân trên đều có cấu diện (tám mặt) đều.

ay

1. Hãy viết, vẽ công thức cấu tạo của mỗi đồng phân trên.

om /d

2. Áp dụng thuyết lai hoá hãy giải thích hình dạng đó.

Câu 51: (Trích đề thi olympic hóa học sinh viên toàn quốc năm 2003 phần hóa đại cƣơng và vô cơ khối A)

k. c

Mô tả sự tạo thành liên kết trong các phức chất Ni(CO)4 và Fe(CO)5

ce bo o

theo phương pháp VB và cho biết cấu trúc hình học của chúng. Cho biết Z Fe = 26, Z Ni = 28.

Câu 52: (Trích kì thi chọn học sinh giỏi quốc gia THPT năm 2014) 1. Năm 1965, các nhà khoa học đã tìm ra phương pháp cố định nitơ ở nhiệt độ

.fa

phòng bằng cách dẫn khí nitơ đi qua dung dịch pentaaminoaquơruteni(II)

w

(A1). Khi đó, nitơ sẽ thay thế nước trong cầu nội của A1 tạo phức chất mới

w

w

A2. Phức chất A2 có tính thuận từ.

a. Viết phương trình phản ứng xảy ra. b. Áp dụng thuyết liên kết hóa trị (VB), hãy mô tả liên kết trong phức A2 và dự đoán cấu trúc hình học của nó. Xác định hóa trị và số oxi hóa của ruteni trong phức chất A2.

56

2. Trong dung dịch OH- 1,0M của [Co(NH3)5Cl]2+ tồn tại cân bằng : [Co(NH3)5Cl]2+ + OH- ⇔ [Co(NH3)4(NH2)Cl]+

+ H2O.

Ở 25oC, tại thời điểm cân bằng xác định được rằng ít nhất 95% phức chất tồn tại ở dạng axit [Co(NH3).5Cl]2+. Chứng minh [Co(NH3)5Cl]2+ là một

on

axit rất yếu có Ka =5,26.10-16.

uy nh

3. NH3 có khả năng phản ứng với nhiều ion kim loại chuyển tiếp, Alfred Werner (được giải Nobel hóa học năm 1913) đã phân lập thành công một số phức chất giữa CoCl3 và NH3, trong đó có phức chất bát diện với công thức

ke m .q

phân tử là CoCl3.4NH3. Tùy thuộc vào điều kiện tổng hợp, phức chất này có màu tím hoặc màu xanh. Khi cho lượng dư dung dịch AgNO3 tác dụng với dung dịch chứa 1 mol phức chất này đều thu được 1 mol AgCl kết tủa. Hãy

w

w

w

.fa

ce bo o

k. c

om /d

ay

xác định các công thức có thể có của phức chất nêu trên.

57

KẾT LUẬN Sau một thời gian tìm hiểu nghiên cứu hoàn thành đề tài, bước đầu tôi đã thu được một số kết quả sau:

on

1. Từ việc nghiên cứu nội dung giáo trình hoá học phức chất bậc đại

uy nh

học đã hệ thống được những kiến thức cơ bản cần nắm vững về phức chất.

2. Dựa vào nội dung chương trình, tính đặc thù thuộc chương trình bậc Đại học chúng tôi đã xây dựng được hệ thống bài tập liên quan đến phức chất.

ke m .q

3. Phương án ra bài tập: Mỗi câu hỏi vừa có nội dung cơ bản và nâng cao nhưng không làm mất đi tính hệ thống của chương trình. Hầu hết các câu hỏi đưa ra có tính logic cao.

ay

4. Phần đáp án cho các bài tập đầy đủ, rõ ràng có tính khoa học, tạo

w

w

w

.fa

ce bo o

k. c

om /d

điều kiện tốt cho sinh viên có thể tự học, tự nghiên cứu.

58

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Hoàng Nhâm. Hóa học vô cơ tập 3. NXB Giáo dục, 2005.

2. Lê Chí Kiên. Hỗn hợp phức chất. NXB Đại học quốc gia Hà Nội, 2006.

on

3. Phạm Bá Ngân. Giáo trình Hóa học phức chất. Trường Đại học Đà Lạt,

uy nh

2002.

4. Nguyễn Hữu Đĩnh - Trần Thị Đà. Ứng dụng một số phương pháp phổ

w

w

w

.fa

ce bo o

k. c

om /d

ay

ke m .q

nghiên cứu cấu trúc phân tử. NXB giáo dục, 1999.

59

PHỤ LỤC Hƣớng dẫn giải một số bài tập bổ sung Câu 7 1. +2; +2; +4

on

2. Cấu hình điện tử lần lượt là [Ar]3d6; [Ar]3d5; [Ar]3d7; [Ar]3d6; [Ar]3d6;

uy nh

[Ar]3d10; [Ar]3d9 Câu 8 1. a. K[Pd(NH3)Cl3]

ke m .q

b. [Pd(NH3)2Cl2] c. K2[PdCl6]

k. c

om /d

2. a. Đồng phân hình học

ay

d. [Pd(NH3)4Cl2]Cl2

.fa

ce bo o

b. Đồng phân hình học

w

w

w

c. Đồng phân hình học

60

Câu 9 - Đồng phân cis-trans và đồng phân liên kết - Viết đồng phân cis-trans theo hàng ngang và đồng phân liên kết theo hàng

ce bo o

Câu 10

k. c

om /d

ay

ke m .q

uy nh

on

dọc

1. Phức Pt (II) vuông phẳng và có 2 phối tử đơn cùng khác nhau. Mỗi cặp phối tử có thể ở vị trí kề hoặc đối nhau nên có đồng phân hình học. Mỗi đồng

.fa

phân này đều có thể trùng chập lên nhau đối với ảnh của nó qua gương nên

w

không có đồng phân quang học.

w

2. Ethylenediamine (en) là phối tử 2 càng. Cr3+ có số phối trí 6 nên có cấu trúc

w

bát diện. Ba phối tử 2 càng này tương đương do đó không có đồng phân hình học. Tuy nhiên, ion phức có ảnh qua gương không trùng chập lên nhau nên có đồng phân quang học

61

on uy nh ke m .q ay om /d k. c

Câu 11

ce bo o

Các đồng phân của ion phức với số phối trí 4 dạng [MA2B2] mà khi oxi hoá nó tạo thành phức bát diện thì đó là các đồng phân vuông phẳng. Vậy các

w

w

w

.fa

đồng phân của [Pt(NH3)2(py)2]Cl2 là:

62

Câu 14 Các công thức tương tự khác của các hợp chất Werner sau: CoCl3.5NH3; CoCl3.4NH3 và CoCl3.5NH3.H2O lần lượt là [Co(NH3)5Cl]Cl2; Câu 15

ke m .q

uy nh

Theo quy luật ảnh hưởng trans ta có: I- > Cl- > NH3 .

on

[Co(NH3)4Cl2]Cl; [Co(H2O)(NH3)5]Cl3

Ở giai đoạn 2 vì Cl- có ảnh hưởng trans lớn hơn NH3 nên Cl- ở đối diện

k. c

om /d

ay

với Cl- dễ bị thế hơn tạo thành đồng phân cis có màu vàng da cam.

ce bo o

Ở giai đoạn 2 giải thích tương tự như trên, ở đây tạo thành đồng phân

trans có màu vàng nhạt.

Khi tác dụng với KI cũng do ảnh hưởng trans nên tạo thành 2 sản phẩm

.fa

có thành phần khác nhau, chất đầu khi phản ứng với KI tạo thành phức

w

[PtCl2I2]2- còn chất sau tạo thành phức [Pt(NH3)2I2], đây là 2 chất có thành

w

w

phần khác nhau.

Câu 16 1. Hợp chất [Co(en)2Cl2]Cl

a. Số phối trí của ion kim loại trung tâm là 6 b. Bậc oxi hóa của ion kim loại trung tâm là +3

63

c. Số ion tạo thành khi hòa tan hợp chất này vào nước là 2 d. Số mol của AgCl kết tủa đối với mỗi mol của hợp chất hoà tan trong nước khi thêm AgNO3 vào là 1 2. Cấu hình Hg+: [Xe]6s14 6f145d10 nhưng Cu+: [Ar]3d10. Do đó e độc thân

on

trong Hg+ có thể cặp đôi tạo thành Hg22+, ngược lại cấu hình Cu+ đã bền. Vì

uy nh

vậy, có thể viết Hg2Cl2 và phải viết CuCl mới đúng.

Câu 37 Cr (Z = 24): [Ar]4s13d5

ke m .q

Suy ra: Cr2+: [Ar]3d4

- Trường hợp phức có spin cao thì theo thuyết trường tinh thể phức có dạng t2g3eg1. Ta có:

H = (-0,4.3 + 0,6.1)∆ = -0,6∆ = -0,6.13900 = -8340cm-1

ay

- Trường hợp spin thấp theo thuyết trường tinh thể phức có dạng t2g4eg0. Ta

om /d

có:

H = (-0,4.4) ∆ + P = -1,6∆ + P = -1,6(13900) + 23500 = 1260 cm-1 lượng thấp hơn

ce bo o

Câu 49

k. c

Trong trường hợp này ∆ < P → phức spin cao bền hơn vì có năng

1. Cấu trúc đường thẳng

w

w

w

.fa

2.

N

C

Au

4Au + 8KCN- + O2 + 2H2O

C

N

-

4KAu(CN)2 + 4KOH

mKCN = (20/197).(8/4).65,12 = 13,024 (g)

   3.Oxy hóa: Au( r )  4Cl (aq)  AuCl4 (aq)  3e

Khử hóa: 3NO3-(aq) + 6H+(aq) + 3e-  3NO2(k) + 3H2O(l) Au(r) + 3NO3-(aq) + 6H+(aq) + 4Cl-(aq) ⇌ AuCl4-(aq) + 3NO2(k) + 3H2O(l).

64

4. Tác nhân oxy hóa: HNO3 Tác nhân khử: Au Au3+(aq) + 3e → Au(r)

Eo = +1,50V

Au(r) + 4Cl-(aq) → AuCl4-(aq) + 3e

-Eo = -1,00V

 Au(r) + Au3+(aq) + 4Cl-(aq)  AuCl4-(aq) + Au(r)

Eo = 0,50V

on

5.

uy nh

Cách 1: E = Eo – (0,059/n)lgQ Lúc đạt cân bằng: Q = K, E = 0; K = [AuCl4-]/[Au3+][Cl-]4 Eo = (0,059/n)lgK  K = 1025,42 = 2,6.1025.

ke m .q

Cách 2: ∆Go1 + ∆Go2 = ∆Go3 (-nFEo1) + (-nFEo2) = -RTlnK 6. Đáp án a) Cl- là tác nhân oxi hóa

om /d

Câu 50

ay

E = (RT/nF)lnK = (0,059/n)lgK  K = 1025,42 = 2,6.1025.

A

B

w

w

w

.fa

ce bo o

k. c

1. a) 5 đồng phân hình học của phức chất đó là:

65

C

on D2

uy nh

D1

A: trans-điammin-trans-điaquơ-trans-đibrom Crom(III)

ke m .q

B: cis-điammin-cis-điaquơ-cis-đibrom Crom(III)

C: cis-điammin-trans-điaquơ-cis-đibrom Crom(III)

D1: trans-điammin-cis-điaquơ-cis-đibrom Crom(III)

ay

D2: cis-điammin-cis-điaquơ-trans-đibrom Crom(III)

om /d

Trong 5 đồng phân hình học trên thì B có hai đồng phân quang học có cấu tạo

w

.fa

ce bo o

k. c

B1, B2 như sau:

w

w

b) Cấu hình Cr3+: [Ar] 3d2 - Thuyết lai hóa Pauling: Do các phối tử NH3, Br, H2O đều là phối tử trường yếu nên khồn có sự dồn

electron trong AO ở 3d. Vậy 2(AO)3d sẽ tham gia lai hóa với 1(AO)4s và

66

3(AO)4p, đó là lai hóa d2sp3. Hình bát diện đều có tâm là Cr, 6 đỉnh chính là 6 đỉnh của 6AO - Thuyết trường tinh thể

uy nh

on

eg

ke m .q

t2g

Vì 6 phối tử đều được phân bố trên 3 trục tọa độ nên 2AO: dx2-y2; dz2 bị đẩy lên mức eg còn 3AO dxy; dxz; dyz ở mức t2g thấp. Kết quả ion phức

w

w

w

.fa

ce bo o

k. c

om /d

ay

[Cr(H2O)2(NH3)2Br 2]+ có hình bát diện đều đã quan sát được.

67