Chuyên đề phức chất –
nhóm GV hóa trường THPT chuyên HVT -Hòa bình thực hiện
Trong những năm gần đây hoá học phức chất phát triển một cách mạnh mẽ không những
trong nghiên cứu hàn lâm mà cả trong nghiên cứu ứng dụng vào công nghiệp. Trong công
nghiệp hoá học, xúc tác phức chất đã làm thay đổi cơ bản qui trình sản xuất nhiều hoá chất cơ
bản như axetanđehit, axit axetic, và nhiều loại vật liệu như chất dẻo, cao su. Những hạt nano
phức chất chùm kim loại đang được nghiên cứu sử dụng làm xúc tác cho ngành "hoá học xanh"
sao cho nó được các quá trình sản xuất không gây độc hại cho môi trường, cũng như cho việc
tạo lập các vật liệu vô cơ mới với những tính năng ưu việt so với các vật liệu truyền thống...
I. Kh¸i niÖm phøc chÊt
Phøc chÊt lµ hîp chÊt t¹o ®îc c¸c nhãm riªng biÖt tõ c¸c nguyªn tö, ion hoÆc ph©n tö víi
nh÷ng ®Æc trng sau:
- Cã mÆt sù phèi trÝ.
- Kh«ng ph©n ly hoµn toµn trong dung dÞch.
- Cã thµnh phÇn phøc t¹p.
Trong ®ã ®Æc trng thø nhÊt lµ quan träng h¬n c¶.
Trong ph©n tö phøc chÊt thêng gåm hai phÇn: ion phøc hay cßn gäi lµ cÇu néi vµ c¸c ion
tr¸i dÊu víi ion phøc gäi lµ cÇu ngo¹i. CÇu néi ®îc t¹o thµnh bëi nguyªn tö hoÆc ion kim lo¹i,
gäi lµ ion trung t©m liªn kÕt trùc tiÕp víi c¸c ph©n tö trung hßa hoÆc ion bao xung quanh nã.
C¸c ion hoÆc ph©n tö trung hßa nµy gäi lµ phèi tö, sè phèi tö bao quanh ion trung t©m gäi lµ sè
phèi trÝ.
lµ 6.
VÝ dô: K3[Fe(CN)6] th× Fe(CN)63- lµ cÇu néi, K+ lµ cÇu ngo¹i, CN- lµ phèi tö vµ sè phèi trÝ
II. Ph©n lo¹i phøc chÊt
Dùa vµo ®iÖn tÝch cña ion phøc, ngêi ta chia phøc chÊt thµnh 3 lo¹i:
1. Phøc chÊt cation:
C¸c phøc chÊt cation thêng ®îc t¹o thµnh khi c¸c ph©n tö trung hßa phèi trÝ xung quanh
cation.
VD: [Zn(NH3)4]Cl2; [Cr(H2O)6]Cl3; NH4+; [FH2]+; H3O+; ClH2…
2. Phøc chÊt anion:
C¸c phøc chÊt anion thêng ®îc t¹o thµnh khi c¸c anion phèi trÝ xung quanh cation.
VD: K2[BeF4]; Na3[AlF6]; K4[Fe(CN)6]; K3[Fe(CN)6]…
3. Phøc chÊt trung hßa:
C¸c phøc chÊt nµy ®îc t¹o thµnh khi c¸c phèi tö trung hßa vµ c¸c phèi tö tÝch ®iÖn ©m
phèi trÝ xung cation. ë c¸c phøc chÊt trung hßa kh«ng cã cÇu ngo¹i.
VD: [Co(NH3)3 Cl3; [Pt(NH3)4Cl2]; [Fe(NO)]SO4…
III- Gi¶i thÝch liªn kÕt trong phøc
(thuyÕt phèi trÝ cña Vecne)
III-1 ThuyÕt phèi trÝ:
N¨m 1893 Vecne (26 tuæi) ®· ®a ra thuyÕt phèi trÝ. Cã 3 luËn ®iÓm.
1. §a sè c¸c nguyªn tè ®Òu thÓ hiÖn 2 kiÓu hãa trÞ: hãa trÞ chÝnh vµ hãa trÞ phô:
- Hãa trÞ chÝnh: ―
- Hãa trÞ phô: ….
2. Mçi nguyªn tö c¸c nguyªn tè ®Òu muèn b·o hßa c¶ hai lo¹i hãa trÞ ®ã.
3. Hãa trÞ chÝnh vµ hãa trÞ phô ®Òu híng ®Õn nh÷ng vÞ trÝ cè ®Þnh trong kh«ng gian.
VD:
H3N
CoCl3.6NH3
CoCl3.5NH3
CoCl3.4NH3
CoCl3.3NH3
H3N
NH3
Co
H3N
NH3
H3N
Cl
H3N
Co
NH3
H3N
Cl
Co
Cl
H3N
NH3
H3N
Cl
H3N
Co
H3N
3AgCl
2Ag+
2AgCl
+
Ag+
AgCl
+
Ag+
Kh«ng cã kÕt tña
NH3 Cl2 +
H3N
H3N
3Ag+
NH3 Cl3 +
Cl
Cl
Cl
III-2. Mét sè kh¸i niÖm trªn c¬ së thuyÕt Vecne
1. Ion trung t©m
C¸c nhãm cã trong thµnh phÇn phøc chÊt s¾p xÕp mét c¸c x¸c ®Þnh xung quanh ion trung
t©m hay nguyªn tö t¹o phøc, nguyªn tö hay ion ®ã ®îc gäi lµ ion trung t©m (nguyªn tö trung
t©m).
VD: [Fe(CN)6]4- Fe2+ ion trung t©m
Fe(CO)5
Feo nguyªn tö trung t©m
2. Phèi tö (Ligan) (nhãm thÕ)
Nhãm ph©n tö hay ion s¾p xÕp mét c¸ch x¸c ®Þnh xung quanh ion trung t©m th× ®îc gäi lµ
phèi tö.
[Co(NH3)6]3+ NH3 phèi tö
3. CÇu néi:
Ion trung t©m vµ c¸c phèi tö t¹o nªn cÇu néi, tæng ®iÖn tÝch c¸c thµnh phÇn cña cÇu néi lµ
®iÖn tÝch cña phøc.
CÇu néi cña phøc ®îc ®Æt trong dÊu [ ]n±
4. CÇu ngo¹i:
C¸c ion mang ®iÖn tÝch trung hßa ®iÖn tÝch cña cÇu néi ®îc gäi lµ cÇu ngo¹i.
K4[Fe(CN)6]
VD:
CÇu néi
phèi tö
CÇu ngo¹i
ion trung t©m
Hãa trÞ chÝnh: cÇu ngo¹i (cÇu néi)
Hãa trÞ phô: cÇu néi.
Trong cÇu néi chØ cã mét lo¹i phèi tö th× c¸c hãa trÞ chÝnh vµ hãa trÞ phô t¬ng ®¬ng.
5. Sù phèi trÝ vµ sè phèi trÝ
- Vecne gäi sù hót c¸c nguyªn tö hay ion trung t©m vÒ phÝa m×nh lµ sù phèi trÝ.
trÝ.
- Sè nhãm nguyªn tö hay ion liªn kÕt víi ion trung t©m trong cÇu néi ®îc gäi lµ sè phèi
- Thùc nghiÖm cho ta biÕt ®îc sè phèi trÝ ®Æc trng cña mét sè ion trung t©m:
Sè phèi trÝ 6: Cr3+; Co3+; Fe2+; Fe3+; Ir3+, Pt4+
Sè phèi trÝ 4: C4+, B3+, Be2+, V3+, Pt2+, Au3+
6. Dung lîng phèi trÝ
t©m.
- Dung lîng phèi trÝ cña mét sè phèi tö lµ sè phèi trÝ mµ nã chiÕm ®îc bªn c¹nh ion trung
- Dung lîng phèi trÝ b»ng 1: F-, Cl-, I-, NH3, piridin, H2O, ROH, amin
- Dung lîng phèi trÝ b»ng 2, gäi lµ ®a phèi trÝ (phèi tö ®a r¨ng):
Etylen®iamin
H2N-CH2-CH2-NH2
Anion oxalat C2O42§imetylglioxim
(kÝ hiÖu: En)
(COO-)2
H3C
C
C
CH3
NOH NOH
§ietylentriamin
CH2 CH2 NH
NH2
Me
CH2 CH2
NH2
IV. C¸ch gäi tªn cña phøc
1. Theo Vecne
a. Phøc cation
- Gäi tªn c¸c gèc axit b»ng c¸ch thªm o vµo ®u«i
- Gäi tªn ph©n tö trung hßa: gäi tªn th«ng thêng
VD: NH3 ammin, H2O aqu¬…
- Sè hy l¹p chØ sè phèi tö: ®i, tri, tetra, penta…
§èi víi c¸c phèi tö phøc t¹p: 2 – bis; 3 – tris; 4 – tetrakis…
- Nguyªn tö (ion) trung t©m: ®îc gäi b»ng tiÕng la tinh
- §Ó chØ møc ®é oxi hãa cña ion trung t©m:
1- thªm a
2 – thªm o
3 – thªm i
4 – thªm e
- Tªn cÇu ngo¹i:
[Ag(NH3)2]NO3 §iamminagenta nitrat
[Fe(H2O)4Cl2]Cl §iclotetraaqu¬ sắt (III)clorua
[Co(NH3)4Cl2]Cl §iclotetraamincobanti clorua
[PtEn2Cl2](NO3)2 §iclobis-etylen®iamminplatine nitrat
Tæng qu¸t:
Gèc axit – phèi tö trung hßa – ion trung t©m – cÇu ngo¹i
Hy l¹p
a-o-i-e
Bis
b. Phøc anion
TÊt c¶ ®Òu gièng nh tªn gäi phøc anion, chØ kh¸c khi gäi tªn ion trung t©m vµ sè oxi hãa
cña nã th× thªm at vµo sau cïng.
Na[Au(CN)2] Natri ®ixianoauraat
K4[Fe(CN)6] Kali hecxaxianoferoat
K3[Fe(CN)6] Kali hecxaxianoferiat
K2[PtCl6] Kali hecxacloro platineat
K[Co(DH)2Cl] Kali ®icloro-bis-®imetylglioximato cobantiat
c. Phøc trung hßa
VÉn tu©n theo quy luËt trªn.
Ion trung t©m ®îc gäi tªn th«ng thêng.
[Pt(NH3)2Cl2] §icloro®iammin platin
2. Danh ph¸p quèc tÕ
a. C¸c nhãm ©m ®iÖn: thªm o
Phèi tö trung hßa gäi ®óng tªn: H2O aqu¬; NH3 amin (phÇn trªn viÕt lµ ammin)
b. Ion trung t©m cña anion phøc: tªn la tinh + at
cation phøc: gäi nguyªn tªn
phøc trung hßa: gäi nguyªn tªn
c. Sè oxi hãa ion trung t©m ®îc chØ b»ng sè la m· ®Æt sau tªn gäi.
d. Sè lîng phèi tö: Sè hy l¹p: ®i, tri…
phèi tö phøc t¹p: bis, tris, tetrakis…
Tæng qu¸t:
Gèc axit – phèi tö trung hßa – ion trung t©m
K4[Fe(CN)6]
Kali hecxaciano ferat (II)
Ca2[Fe(CN)6]
Canxi hexaciano ferat (II)
Na[Co(CO)4]
Natri tetracacbonyl cobantat (-I)
K4[Ni(CN)4]
Kali tetraciano nikelat (0)
[Fe(H2O)6]SO4
Hecxaaqu¬ s¾t (II) sunfat
[Cr(NH3)4Cl]Cl
§iclorotetra crom (III) clorua
[Pt(NH3)4Cl2]Cl2
§icloro tetraamin platin (IV) clorua.
[Pt(NH3)2Cl2]
§icloro ®iamin platin
[Cu(NH3)4](NO3)2 Tetraamin ®ång (II) nitrat
* Chó ý: Tªn mét sè kim lo¹i theo tiÕng La tinh:
Ag: Argentum; Au: Aurum; Co: Cobaltum; Cr: Chromium; Cu: Cuprum; Fe: Ferrum; Pb:
Plumbum; Sn: Stannum; Zn: zincum.
CÊu t¹o phøc chÊt theo thuyÕt VB
CÊu h×nh kh«ng gian cña phøc phô thuéc vµo c¸c d¹ng lai hãa.
D¹ng lai hãa
CÊu tróc
Ion trung t©m
sp
§êng th¼ng
Ag+, Hg2+
sp3
Tø diÖn
Al3+, Zn2+, Co2+
dsp2
Vu«ng ph¼ng
Pd2+, Pt2+, Cu2+, Ni2+, Au3+
d2sp3
B¸t diÖn
Co3+, Fe3+, Pt4+, Cr3+…
C¸c néi dung c¬ b¶n:
1. Liªn kÕt ho¸ häc trong phøc chÊt bao gåm c¸c liªn kÕt 2 electron, c¸c phèi tö cã 2
electron kh«ng ph©n chia ®ãng vai trß chÊt cho electron, c¸c ion trung t©m cã c¸c obitan trèng
®ãng vai trß chÊt nhËn electron, gi÷a ion trung t©m vµ phèi tö t¹o thµnh liªn kÕt cho-nhËn vµ
ph¶n øng t¹o phøc ®îc xem nh ph¶n øng axit-baz¬.
2. Sù xen phñ cµng lín th× liªn kÕt cµng bÒn. Muèn vËy, tríc khi t¹o thµnh liªn kÕt, c¸c
obitan trèng cña ion trung t©m lai hãa víi nhau ®Ó t¹o thµnh c¸c obitan lai hãa t¬ng ®ång vµ sè
phèi trÝ cña ion trung t©m b»ng sè obitan lai hãa. KiÓu lai hãa phô thuéc vµo cÊu t¹o electron
cña ion trung t©m vµ trong mét sè trêng hîp phô thuéc vµo b¶n chÊt cña phèi tö. Tïy thuéc vµo
kiÓu lai hãa cña ion trung t©m mµ phøc chÊt cã cÊu tróc nµy hay cÊu tróc kh¸c.
Lu ý:
C¸c obitan muèn lai hãa ph¶i cã ®iÒu kiÖn:
- GÇn nhau vÒ cÊu h×nh kh«ng gian
- GÇn nhau vÒ n¨ng lîng
VD: dsp2: 3dx2 y2 4s 4p x 4p y
d2sp3 dx2 y2 d z2 s p x p y
3. Khi cã obitan d cña ion trung t©m tham gia lai hãa, trong mét sè trêng hîp, viÖc lai
hãa ngoµi hay trong phô thuéc vµo sù t¬ng t¸c gi÷a ion trung t©m vµ phèi tö: phèi tö t¬ng t¸c
yÕu sÏ t¹o ra lai hãa ngoµi, phèi tö t¬ng t¸c m¹nh sÏ t¹o ra lai hãa trong. Møc ®é t¬ng t¸c gi÷a
phèi tö vµ ion trung t©m gi¶m dÇn nh sau:
NO2, CO, CN-… En >
M¹nh
NH3 >Py> SCN- > H2O >
Trung b×nh
OH- > F- > Cl- > Br- > I-.
YÕu
Phøc chÊt cã sù lai hãa ngoµi th× ®é bÒn phøc kÐm bÒn h¬n phøc chÊt cã sù lai hãa trong
(phøc lai hãa ngoµi cã kh¶ n¨ng ph¶n øng cao) v× khi lai hãa ngoµi th× møc n¨ng lîng cña c¸c
obitan tham gia lai hãa (ns, np, nd) kh¸c nhau nhiÒu h¬n so víi khi lai hãa trong ((n-1)d, ns,
np)).
Phøc cã obitan trèng cã kh¶ n¨ng ph¶n øng cao.
4. Qu¸ tr×nh t¹o phøc trªn c¬ së liªn kÕt hãa trÞ cã thÓ chi thµnh c¸c bíc sau:
Bíc 1: BiÕt ®îc cÊu tróc cña ion trung t©m.
Bíc 2: D¹ng lai hãa cña c¸c obitan cña ion trung t©m
Bíc 3: X©y dùng cÊu tróc cña phøc
* §Ó ®Æc trng cho møc ®é thuËn tõ cña mét chÊt, ngêi ta dïng mét ®¹i lîng lµ momen tõ
. Momen tõ liªn hÖ víi sè electron ®éc th©n theo hÖ thøc:
(manheton Bo)
n(n 2) B
trong ®ã, n: sè electron ®éc th©n.
VD 1: K2[NiCl4] 0
+ ZNi = 28
Ni [Ar]3d84s2
Ni2+ [Ar]3d8
+ Lai hãa: 0 sp3
Ion
Lai hãa
sp3
+ T¹o phøc:
xx
xx xx xx
Cl
Cl Cl Cl
Chøng minh: 2(2 2) B �0
VD 1: [FeF6]4- 0
+ ZFe = 26
Fe [Ar]3d64s2
Ni2+ [Ar]3d6
+ Lai hãa: 0 d2sp3 sp3d2
Ion
Lai hãa
sp3d2
+ T¹o phøc:
Ion
xx
xx xx xx
xx xx
F
F
F
F
F
Chøng minh: 4(4 2) B �0
VD 3: [Fe(CN)6]4- 0 d2sp3
+ Lai hãa: 0 d2sp3 sp3d2
Ion
Lai hãa
d2sp3
VD 4: [Ni(CN)4]2- = 0 (vu«ng ph¼ng)
Ion
Lai hãa
dsp2
VD 5: [CoCl6]3Ion
Lai hãa
sp3d2
= 4,9
VD 6: [Co(CN)6]4Ion
Lai hãa
d2sp3
F
Kh¶ n¨ng ph¶n øng cao v× cã 1e ®éc th©n líp ngoµi cïng
VD 7: [V(NH3)6]3+
Ion
Lai hãa
d2sp3
Kh¶ n¨ng ph¶n øng cao v× cã 1 obitan trèng.
CÊu t¹o kh«ng gian - ®ång ph©n cña phøc
Th«ng thêng ngêi ta gÆp cÊu h×nh kh«ng gian cña phøc trªn c¬ së phèi trÝ.
Phèi trÝ 2: D¹ng ®êng th¼ng: Ag(NH3)+
Phèi trÝ 4: Tø diÖn (4 mÆt)
H×nh chãp
Tø diÖn
Vu«ng ph¼ng
Phèi trÝ 4: b¸t diÖn (h×nh qu¶ tr¸m)
1. §ång ph©n h×nh häc
Phèi trÝ 2: Kh«ng cã ®ång ph©n h×nh häc
Phèi trÝ 4:
* Tø diÖn kh«ng cã ®ång ph©n
* Vu«ng ph¼ng: + MeA2B2 cã 2 d¹ng ®ång ph©n
A
A
cis
B
A
B
B
B
trans
A
VD: [Pt(NH3)2Cl2]
H3 N
Cl
H3N
Cl
(muèi Rayde)
(muèi Payron)
H3 N
cis
Cl
Cl
trans
NH3
+ MeABCD cã 3 ®ång ph©n
A
B
A
C
A
B
D
C
D
B
C
D
Phèi trÝ 6: MeA4B2 cã 2 ®ång ph©n
A
B
A
B
A
A
B
A
A
A cis
A
trans
B
+ MeA3B3 cã 2 ®ång ph©n
B
A
A
B
A
A
B
A
B
A
B
B
+ MeA2B2C2 cã 5 ®ång ph©n
+ MeABCDEG cã 15 ®ång ph©n
2. §ång ph©n quang häc
En
En
NH3
VD:
Cl
En
H3N
Cl
En
Một số bài tập về phức chất
Câu 1
Tổng hợp một hợp chất của crom. Sự phân tích nguyên tố cho thấy rằng thành phần có Cr
(27,1%); C (25,2%), H(4,25%) theo khối lượng, còn lại là oxy.
1. Tìm công thức thực nghiệm của hợp chất này.
2. Nếu công thức thực nghiệm gồm một phân
tử nước, ligand kia là gì? Mức oxy hóa của Cr là bao nhiêu?
3. Khảo sát từ tính cho thấy hợp chất này là nghịch từ, phải giải thích từ tính của hợp chất này
như thế nào? Vẽ thử cấu tạo phù hợp của chất này.
Chất
NiO
TiO2
TiC
CO
NH3
t, 0C
1627
727
727
727
27
fG0, kJ/mol
-72,1
-757,8
-162,6
-200,2
-16,26
Cho: O = 16; Fe = 55,85; As = 74,9;
HDG:
1. Công thức thực nghiệm CrC4H8O5.
2. Từ công thức thực nghiệm CrC4H8O5, hợp chất là [Cr(CH3COO)2(H2O)]. Như vậy, ligand là
các nhóm axetat. Do nhóm (CH3COO-) có điện tích –1 nên mức oxy hóa của Cr là +2.
3. Ion Cr2+ là hệ d4, nghĩa là hệ có 4e thuộc obitan d. Sự phân bố 4 electron phải thuộc loại spin
năng lượng cao do ligand yếu. Chỉ yếu tố này đã cho thấy [Cr(CH3COO)2(H2O)] có tính thuận
từ. Tuy nhiên từ các kết qủa thực nghiệm, hợp chất này lại có tính nghịch từ đó là do hợp chất
này ở dạng nhị hợp có cấu tạo như sau:
CH3 CH
3
C
H2O
C
OO
OO
Cr
Cr
O O
O O
C
C
OH2
CH3 CH3
Trong cấu tạo này, hai nguyên tử Cr tạo liên kết bốn, bao gồm một sigma, hai pi và một delta,
với bậc liên kết tổng cộng là 4. Sự hình thành liên kết bốn đòi hỏi tất cả các electron thuộc
obitan d đều phải cặp đôi. Vì vậy dựa theo tính chất từ, hợp chất ở dạng nhị hợp là nghịch từ.
Câu 2 :
Độ bền của cation Au+.
Thế tiêu chuẩn: Au+/Au có E1 = 1,68V; Au3+/Au có E2 = 1,50V
1. Tính nồng độ cation Au+ lớn nhất trong dung dịch Au3+ 10-3 mol.l-1.
2. Trong dung dịch có dư anion X -, Au+ tạo phức AuX2- (hằng số không bền K1). Au3+ tạo
phức AuX4- (hằng số không bền K2), dư ion X- có cân bằng sau (hằng số cân bằng là K).
3AuX2-
AuX4- + 2X- + 2Au
Viết biểu thức tính K theo K, K1, K2
Cho biết: X- = Br-, pK1 = 12, pK2 = 32; X- = CN-, pK1 = 38, pK2 = 56; dựa vào tính toán
đưa ra kết luận gì?
3. Vàng có thể tan trong dung dịch KCN 1M có bão hoà khí oxi, dựa vào tính toán hãy giải
thích hiện tượng này.(ở pH=0 thế tiêu chuẩn: O2/H2O có E = 1,23V; HCN có pKa = 9,4)
HDG:
1. Au3+ + 3e Au E 02 = 1,5V
Au+ + e Au E 10 = 1,68V
2e Au+
Au3+ +
E
0
>E
Au / Au
298K:
3 1,5 1,68
3E 20 E10
=
= 1,41V
2
2
trong dung dịch có thể xảy ra các phản ứng sau:
3Au+ D Au3+ + 2Au
0
Au 3 / Au
n(E (0) E (0 ) )
lgK =
0,0591
[Au ] =
+
3
Ở
3
=
,122
2(1,68 1,41)
[ Au ]
9,122 K 10 9
0,0592
[ Au ]3
[ Au 3 ] 3 10 3
K
10 9,122
D
3Au+
2.
E0 =
= 9,106×10-5(mol/l)
Au3+ + 2Au
K=
[ Au 3 ]
[ Au ]3
Có dư X-, tồn tại cân bằng sau:
3AuX
AuX
AuX
4
D AuX
2
2
Au
D
Au
D
+
2X
2X K1
-
+
+2Au K '
-
+
3+
3
-
+
4
4X
K2
[ AuX 4 ][ X ] 2
[ AuX 2 ]3
[ Au ][ X ] 2
[ Au ][ X ] 2
[
AuX
]
2
K1
[ AuX 2 ]
[Au 3 ][X ] 4
[AuX 4 ]
4
[AuX 4 ]
[ Au ][ X ]
[ X ]2
3
3
K2
K1
[ Au 3 ] K1
K
Suy ra: K '
K2
[ Au ]3 [ X ]6
[ Au ]3 K 2
3
K1
-
X = Br
-
X- = CN-
K’=
,122
10 36
10 × 32 10 5
10
114
9,122 10
K’=10 × 56 10 48,878
10
9,122
+ Khi anion là Br- : Au+ → Au3+ và Au
+ Khi anion là CN- : Au3+ và Au → Au+
KCN
K+
+ CN1M
1M
CN + H2O D HCN +
Ban đầu
1
x
x
Phản ứng
x
Cân bằng (1 - x )
3.
10 14
x2
x 5 10 3 (mol / l )
9, 4
1 x
10
OH-
x
x
[Au 3 ][X ] 4
K2
10 14
2 10 12 (mol / l )
3
5 10
K [Au(CN) 2 ]
[Au ] 1
[CN ] 2
[CN ] 1 5 10 3 0,995(mol / l )
[H ]
E Au(CN) / Au E10
2
0,059 lg[Au
E Au ( CN ) / Au 1,68 0,059 lg
2
O2
+
4H+
EO2 / H 2O EO0 2 / H
2O
1,23
E
+
] E10
0,059 lg
K 1 [Au(CN) 2 ]
[CN ]2
( [ Au (CN ) 2 ] 1 )
10 38
0,562V
0,995 2
4e D2H2O
0,059
lg[ H ]4
4
( PO2 1atm)
0,0591
lg[(2 10 12 ) 4 ] 0,537V
4
EO2 / H 2O ,
Au có thể tan trong dung dịch KCN theo phản ứng hóa học sau:
4Au + 8KCN + 2H2O + O2 4K[Au(CN)2] + 4KOH
E = 1,099V (K = 1074,257)
Câu 3:
Au ( CN ) 2 / Au
Khi thêm ion Co3+ vào nước amoniac xảy ra phản ứng sau:
Co3+ (aq) + 6 NH3 (aq) [ Co(NH3)6]3+ (aq)
Hằng số cân bằng chung của phản ứng tạo phức K = 4,5 1033 (mol/L)–6.
Trong một dung dịch, nồng độ cân bằng của amoniac là c(NH 3 (aq)) = 0,1 mol/l và tổng các
nồng độ cân bằng của Co3+ (aq) vµ [Co(NH3)6]3+ (aq) bằng 1 mol/l.
1)
Tính nồng độ của Co3+ (aq) trong dung dịch này.
2)
Hằng số cân bằng chung K của [Co(NH3)6]2+ (aq) nhỏ hơn nhiều,
K = 2,5 104 (mol/l)-6. Tính tỉ lệ c(Co2+ (aq))/c([Co(NH3)6]2+ (aq)) trong một dung dịch
mà nồng độ cân bằng của amoniac là c(NH3 (aq)) = 0,1 mol/L.
3)
Co3+ (aq) phản ứng với nước giải phóng khí nào? Giải thích.
4)
Vì sao không giải phóng khí trong dung dịch ở câu a)?
HDG
1
2.
3
Theo giả thiết:
Co3+ (aq) + e2H2O + 2e-
⇌ Co2+ (aq)
E = + 1,82V
⇌ H2 (k) + 2OH (aq) E = – 0,42V tại pH = 7
O2 (k) + 4H+ (aq) + 4e- ⇌ 2H2O
E = + 0,82V tại pH = 7
3+
Co phản ứng nên phải là chất oxi hóa (nhận e), do đó theo các phương trình trên, nếu có
giải phóng khí, bắt buộc H2O phải nhường electron và giải phóng khí O2.
4
[Co3+] = 2,2 10-28 mol/L quá nhỏ nên thế nhỏ hơn thế của (2H 2O/O2, 4H+) nên quá trình
oxi hóa không thể xảy ra được.
Câu 4
Ion Fe (SCN)2+ có màu đỏ ở nồng độ bằng hoặc lớn hơn 10 -5M. Hằng số điện li của nó là
10-2.
1. Một dung dịch chứa vết Fe3+. Thêm vào dung dịch này một lượng KSCN đến nồng độ
10-2M (coi thể tích dung dịch không đổi). Xác định nồng độ tối thiểu của Fe 3+ để dung dịch xuất
hiện màu đỏ.
2. Một dung dịch chứa Ag+ 10-2M và Fe3+ 10-4 M. Thêm SCN vào tạo kết tủa AgSCN
(coi thể tích không đổi). Xác định nồng độ Ag + còn lại trong dung dịch khi xuất hiện màu đỏ.
Biết TAgSCN = 10-2.
3. Thêm 20cm3 dung dịch AgNO3 5.10-2M vào 10cm3 dung dịch NaCl không biết nồng
độ. Lượng dư Ag+ được chuẩn độ bằng dung dịch KSCN với sự có mặt của Fe 3+ điểm tương
đương (khi bắt đầu xuất hiện màu đỏ) được quan sát thấy khi thêm 6cm 3 dung dịch KSCN 101
M. Tính nồng độ của dung dịch NaCl.
HDG
a/ Xét CB Fe3
C0
SCN � Fe SCN
C0
102
C0 x
102 x
x
2
K 102
x
102
0
2
C x 10 x
Khi có mầu thì x = 10-5M thay vào ta được :
105
2
0
5
10
�
C
2.10
M
C0 105 102 105
5
b/ Khi xuất hiện mầu đỏ thì FeSCN 10 M thì
�
Fe3 �
104 105 9.105 M
�
�
�
FeSCN 2 �
105
�
� 102 �
102
Khi đó ta có :
3
5
�
�
Fe �
SCN �
SCN �
.9.10
�
��
�
�
�
�
12
10
10
�
��
SCN
1,1.10
M
�
Ag
9,1.10
M
3
�
�
� � 1,1.10
�
3
�
�
10
0
Ag
9,1.10
C
c/ Theo phần trên �
Ag
� �
� nAgCl� nAgSCN� nAg (ban đầu)
0
3
1
� 10.103.CCe
20.103.5.102
6.10 .10
0
� CNaCl
4.102 M
CÂU 5 :
Cấu hình electron của nguyên tố M ở trạng thái cơ bản chỉ ra rằng: M có 4 lớp electron,
số electron độc thân của M là 3.
a. Dựa vào các dữ liệu trên cho biết M có thể là các nguyên tố nào.
b. M tạo được ion phức có công thức M(NH3)63+, phép đo momen từ chỉ ra rằng ion này
là nghịch từ.
- Cho biết tên gọi của M(NH3)6Cl3
- Cho biết trạng thái lai hoá của M trong ion phức trên và chỉ ra dạng hình học của ion
phức này.
HDG :
Vì có 4 lớp điện tử do vậy phân lớp cuối cùng trong phân bố điện tử chỉ có thể là 4S,
3d, 4P.
Vì có 3 điện tử độc thân do vậy, phân lớp cuối cùng chỉ có thể là
3d3 Cấu hình hoàn chỉnh 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 3d3 4S2 Nguyên tố 23V
3d7 Cấu hình hoàn chỉnh 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 3d7 4S2 Nguyên tố 27Co
3P3 Cấu hình hoàn chỉnh 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 3d10 4S2 4P3 Nguyên tố 33As
Tạo phức với NH3 có công thức [M(NH3)6]3+ do vậy không thể là As. Vì phức nghịch
từ do vậy không có điện tử độc thân M chỉ có thể là Coban [CO]
Tên gọi [CO(NH3)6]Cl3 : Hexa amin coban (III) Clorua:
CO3+: 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 3d6
Vì NH3 là phối tử trường mạnh do vậy khi tạo phức có sự dồn 2 electron vào
vậy:
NH3 NH3 NH3 NH3NH3NH3
Vậy Co lai hoá d2sp3
Hình dạng phân tử bát diện:
NH3
NH3
H3N
Co
NH3
H3N
NH3
Câu 6:
Phức [Fe(CN)6]4- có năng lượng tách là 394,2 kJ/mol, phức [Fe(H 2O)6]2+ có năng lượng tách là
124,2 kJ/mol và năng lượng ghép electron là 210,3 kJ/mol.
a) Hãy veẽ giản đồồ năng lượng của hai ph ức trên và cho biêết ph ức nào là ph ức spin cao,
phức nào là phức spin thấếp?
b) Hỏi với sự kích thích electron từ t2g đêến eg thì phức [Fe(CN)6]4- hấếp thụ ánh sáng có bước
sóng băồng bao nhiêu.
HDG :
Các phức [Fe(CN)6]4- và [Fe(H2O)6]2+ đêồu là phức bát diện. Trong phức [Fe(CN)6]4- có năng lượng
tách () > năng lượng ghép electron nên phức này có giản đồồ năng lượng nh ư sau:
eg
t2g
Trong giản đồồ trên tổng spin S = 0 và là phức spin thấếp.
Trong phức [Fe(H2O6)]2+ có năng lượng tách thấếp hơn năng lượng ghép electron nên
eg
phức này có giản đồồ năng lượng như sau:
t2g
Trong giản đồồ trên tổng spin S = 4 x 1/2 = 2 và là phức spin cao.
=
b)
6,625.10 34. 3.10 8
hc
E
394,2.10 3
6,02.10 23
0
= 3,034.10-7 m hay 3034 A
C©u 7: 1. Cho X là muồếi săết sunfat khan có 36,84% săết vêồ khồếi lượng.
a) Xác định cồng thức hóa học của X.
b) Hoàn thành phương trình hóa học theo sơ đồồ:
+KCN dư
(X)
2.
+Cl2
+ KOH đặc
(A)
(B)
(A)
dung dịch vàng
dung dịch vàng
Bảng độ dài sóng của bức xạ bị hấếp thụ và màu nhìn thấếy
Mấồu của bức xạ
bị hấếp thụ
Bước sóng của bức xạ
bị hấếp thụ (nm)
Mấồu trồng thấếy ở chấết
Tím
400-424
Vàng – lục
Xanh chàm
424-480
Vàng
Lam
480-500
Da cam
Lụ c
500-575
Đỏ ta
Vàng
575-585
Tím
(mấồu phụ)
Da cam
585-647
Lam
Đỏ ta
647-710
Lụ c
HDG:
1. a) X là FeSO4
b) (1) FeSO4 + 6KCN K4[Fe(CN)6] + K2SO4
(2) K4[Fe(CN)6] + Cl2 K3[Fe(CN)6] + 2KCN
(3) 4K3[Fe(CN)6] + 4KOHđặc, nóng K4[Fe(CN)6] + O2 + 2H2O
2.
o
hc.N A
* Ion phức [Mn(H2O)6]3+:
6,6.10 34.3,0.10 8.6,023.10 23
250,5.10 3
= 0,476.10-6 (m) = 476 nm.
Ion phức [Mn(H2O)6]3+ hấếp thụ màu xanh chàm nên hợp chấết Mn(III) trong nước có màu vàng.
* Ion phức [Rh(H2O)6]3+:
6,6.10 34.3,0.10 8.6,023.10 23
321,6.10 3
= 0,371.10-6 (m) = 371 nm.
Ion phức [Rh(H2O)6]3+ hấếp thụ bức xạ có = 371 nm ngoài vùng nhìn thấếy nên hợp chấết Rh(III)
trong nước khồng có màu.
Câu 8:
Cho 3 hợp chấết khác nhau của Cr(III) với nước và ion Clo Cl-, có cùng thành phấồn 19,51% Cr;
40,57% H2O và 39,92% Cl.
+ Hợp chấết thứ nhấết có màu tm, tan nhanh trong nước cho ion phức có điện tch 3+ và 3 ion
Cl-. Tấết cả các ion này kêết tủa ngay thành AgCl khi thêm AgNO3 vào dung dịch.
+ Hợp chấết thứ 2 có màu xanh, tan nhanh trong nước cho ion phức có điện tch 2+ và 2 ion Cl -.
Cả 2 ion này đêồu kêết tủa cho AgCl.
+ Hợp chấết thứ 3 có màu lục, tan nhanh trong nước cho ion phức có điện tch 1+ và ion Cl -. Ion
này cho kêết tủa với AgCl.
Hãy viêết cấếu tạo, gọi tên và veẽ cấếu trúc của ion phức nêu trên.
HDG:
Các phức chấết được xét trong chương trình phổ thồng thường là phức chấế đơn nhấn. Vì vậy,
nêếu giả thiêết răồng trong phấn tử của phức chấết được xét chỉ có một nguyên tử Cr (M=52) thì sồế
nguyên tử Cl và sồế phấn tử nước seẽ là:
39,92.52
- Sồế nguyên tử Cl (m) băồng: m 19,51.35,5 2,997 �3
40,57.52
- Số phân tử nước (n) bằng: n 19,51.18 5,9969 �6
Như vậy, CTPT của phức chấết là CrCl3.6H2O
Từ các luận cứ sau:
- Cr3+ thường có 6 phồếi trí
- Cl- và nước đêồu có thể đóng vai trò là phồếi tử để tạo phức với Cr3+
- Liên kêết Cr-Cl trong cấồu nội của phức chấết khá bêồn, làm cho Cl- trong cấồu nội của phức
chấết khồng phấn ly thành ion tự do trong dung dịch
- Các dữ kiện của đêồ bài
Có thể đưa ra giả thiêết vêồ thành phấồn của 3 phức chấết như sau:
(1)[Cr(H2O)6]Cl3 ; (2) [Cr(H2O)5Cl2]Cl2.H2O ; (3) [Cr(H2O)4Cl2]Cl.2H2O
Khi đó phương trình điện ly của các phức chấết trong dung dịch được biểu diêẽn nh ư sau:
Phức chấết (1): [Cr(H2O)6]Cl3 → [Cr(H2O)6]3+ + 3ClPhức chấết (2): [Cr(H2O)5Cl]Cl2 → [Cr(H2O)5Cl]2+ + 2ClPhức chấết (3): [Cr(H2O)4Cl2]Cl → [Cr(H2O)4Cl2]+ + ClCác ion Cl- năồm ở cấồu ngoại bị phấn ly thành ion tự do trong dung dịch do đó tác dụng với
AgNO3 cho kêết tủa AgCl.
Tên của các ion phức và cấếu trúc tương ứng của chúng như sau:
[Cr(H2O)6]3+
Hexaaquơ Crom (III)
[Cr(H2O)5Cl]2+
Clopentaaquơcrom (III)
[Cr(H2O)4Cl2]+
Điclotetraaquơcrom (III)
Câu 9
1.Cho biết dạng hình học của các ion sau: [Ni(CN) 4]2-; [FeF6]3-. Hãy cho biết các ion trên
có tính thuận từ hay nghịch từ? Giải thích?
2 Gọi tên và vẽ các cấu trúc lập thể cho các ion phức của coban sau: [CoCl 2(NH3)4]+ và
[CoCl3(CN)3]3-.
HDG
1.
Cấu hình electron của Ni2+ : [Ar]3d8
3d
4s
4p
Xét phức [Ni(CN)4]2- :
CN- là phối tử trường mạnh, dẫn đến ion Ni2+ ở trạng thái kích thích :
3d8
dsp 2
Ni2+ ở trạng thái lai hóa dsp2
[Ni(CN)4]2- có dạng vuông phẳng và ion trung tâm Ni2+ không còn electron độc thân,
do đó ion [Ni(CN)4]2- có tính nghịch từ.
Xét phức [FeF6]3- :
Cấu hình electron của Fe3+: [Ar]3d5
F- là phối tử trường yếu
3d5
4s
4p
4d
Fe3+ ở trạng thái lai hóa sp3d2
[FeF6]3- có dạng bát diện đều và ion trung tâm Fe3+ còn 5 electron độc thân có tính
- Xem thêm -
.DOC 
30 
1332 
130 
