Tài liệu Bài giảng thuôc thử hữu cơ trong hóa phân tích

www.DaiHocThuDauMot.edu.vn I H C À N NG TRƯ NG I H C SƯ PH M  LÊ TH MÙI BÀI GI NG THU C TH H U CƠ TRONG HÓA PHÂN TÍCH (Dùng cho Sinh viên chuyên Hóa à N ng, 2008 i H c à N ng ) www.DaiHocThuDauMot.edu.vn M CL C L I NÓI U CHƯƠNG 1. 1.1. PHÂN LO I THU C TH H U CƠ NH NGHĨA 1.2. ƯU I M C A THU C TH 1.3. M T S H U CƠ SO V I THU C TH C TÍNH CƠ B N C A THU C TH 1.4. HƯ NG NGHIÊN C U C A THU C TH 1.5. PHÂN LO I THU C TH VÔ CƠ H U CƠ H U CƠ H U CƠ CHƯƠNG 2. LÝ THUY T V LIÊN K T PH I TRÍ 2.1.PHƯƠNG PHÁP LIÊN K T HÓA TR (VB 2.2.LÝ THUY T V TRƯ NG TINH TH 2.3. C U TRÚC PHÂN T VÀ TAN 2.4. PH C CHELATE (VÒNG CÀNG)G 2.5. S ÁN NG 2.6. B N C A H P CH T PH I TRÍ 2.7. KHÔNG GIAN VÀ NG H C C A PH N CH N L C NG TRONG THU C TH H U CƠ. CHƯƠNG 3 :NHÓM CH C PHÂN TÍCH VÀ NHÓM HO T TÍNH PHÂN TÍCH 3.1. NHÓM CH C PHÂN TÍCH 3.2. NHÓM HO T TÍNH PHÂN TÍCH CHƯƠNG 4: NH NG LU N I M LÝ THUY T V CƠ CH PH N NG GI A THU C TH 4.1.HI U NG TR NG LƯ NG 4.2. HI U NG MÀU 4.3. HI U H U CƠ VÀ ION VÔ CƠ NG KHÔNG GIAN 4.4. THUY T SONG SONG C A KYZHEЦOB 4.5. S PHÂN LY C A MU I N I PH C 4.6. S PHÂN LY C A MU I N I PH C 4.7. LIÊN K T HYDRO 3 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn 4.8. TÁCH CHI T I V I THU C TH H U CƠ 4.8. TÁCH CHI T CÁC CHELATE PH N II GI I THI U CÁC THU C TH H U CƠ VÀ NG D NG TRONG PHÂN TÍCH CHƯƠNG 5. THU C TH PH I TRÍ O – O 5.1. PHENYLFLUORONE 5.2. PYROCATECHOL TÍM 5.3. CHROMAZUROL S 5.4. N–BENZOYL–N–PHENYL HYDROXYLAMINE VÀ NH NG CH T LIÊN QUAN 5.5.ACID CHLORANILIC VÀ NH NG D N XU T KIM LO I C A NÓ 5.6. CUPFERRON 5.7. THU C TH H N H P O,O–DONATING 5.8. Stillbazo 5.9. β-DIKETONE 5.10. PYROGALLOR VÀ BROMOPYROGALLOL CHƯƠNG 6 : THU C TH O-N 6.1. THU C TH ALIZARIN COMPLEXONE 6.2. THU C TH MUREXID HYDROXYLQUINOLINE ZINCON 6.3. XYLENOL DA CAM VÀ METHYLTHYMOL XANH 6.4. ASENAZO I VÀ MONOAZO DERIVATIVES OF PHENYL ARSONIC ACID ACID 6.7. EDTA VÀ CÁC COMPLEXONE KHÁC 6.8. H P CH T DIHYDROXYARYLAZO CHƯƠNG 7. THU C TH N–N 7.1. BIPYRIDINE VÀ CÁC H P CH T FERROIN KHÁC 7.2. TRIPYRIDYLTRIAZINE(TPTZ) VÀ PYRIDYLDIPHENYLTRIAZINE 7.3. Nh ng ch t d n xu t khác c a asym–triazine ã ư c nghiên c u cho thu c th c a Fe, Cu, ho c Co (α–DIOXIME 7.4. PORPHYRIN 4 thay th www.DaiHocThuDauMot.edu.vn 7.5. DIAMINOBENZIDINE VÀ NH NG THU C TH CHƯƠNG 8. THU C TH TƯƠNG T V I C U TRÚC S 8.1. DITHIZONE VÀ NH NG THU C TH TƯƠNG T 8.2. THIOXIN 8.3. NATRIDIETHYLDTHIOCARBAMATE VÀ CÁC THU C TH T CHƯƠNG 9. THU C TH 9.1. THU C TH TƯƠNG KHÔNG T O LIÊN K T PH I TRÍ OXY HÓA NEUTRAL RED 9.2. BRILLLIANT GREEN 9.3. THU C NHU M CATION RHODAMINE B CHƯƠNG 10. THU C TH 155 H U CƠ CHO ANION10.1.CURCUMIN 10.2. MONOPYRAZOLONE VÀ BISPYRAZOLONE 10.3. 2–AMINOPERIMIDINE 5 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn L I NÓI U Thu c th h ư cơ có nhi u ng d ng trong hoá h c phân tích, nó ã ư c s d ng trong phương pháp tr ng lư ng, chu n , tr c quang và trong các phép phân tích công c khác. Trong phân tích tr ng lư ng, vi c tìm ra thu c th 8-Hydroxyquinoline và dimethylglioxim là m t ví d i n hình. Trong phân tích th tích, thu c th h u cơ quan tr ng nh t là EDTA và nh ng ch t tương t . Trong phân tích quang h c, nhi u thu c th h u cơ t o s n ph m có màu v i ion kim lo i, ư c dùng phân tích d ng v t các ion kim lo i. Ngày nay, nghiên c u thu c th h u cơ h u như có m t kh p các phương pháp phân tích. Nó h tr cho vi c tách, chi t, ch th và các ch c năng khác làm tăng nh y c a phép o. Do m i ch t ch th có tính ch t riêng, c trưng riêng v màu và kh năng t o ph c…nên n u có nh ng hi u bi t cơ b n v thu c th h u cơ s giúp cho ngư i làm công tác phân tích ch n l a úng ch th cho phép th cũng như tìm các i u ki n t i ưu cho ph n ng. Bi t ư c tính ch t c a thu c th , nhà phân tích cũng có th nh hư ng t ng h p các thu c th m i ưu vi t hơn. Bài gi ng “Thu c th h u cơ” g m 2 ph n: ph n 1 bao g m n i dung lý thuy t c a Thu c th h u cơ và ph n 2 là ph n tra c u các thu c th h u cơ và ng d ng c a chúng. i v i sinh viên chuyên ngành phân tích c n thi t nghiên c u ph n 1, khi làm chuyên và làm khóa lu n t t nghi p ph i nghiên c u ph n 2. N i dung ph n 1 g m các ph n sau ây: M u, Phân lo i thu c th h u cơ, Nhóm ho t tính phân tích và nhóm ch c phân tích, Nh ng lu n i m cơ b n c a v cơ ch ph n ng gi a ion vô cơ và thu c th h u cơ, Liên k t hóa h c trong thu c th h u cơ, D oán ph c a thu c th , Tính toán m t s h ng s c a thu c th h u cơ và ph c c a chúng, Phân lo i và gi i thi u tính ch t phân tích c a thu c th h u cơ, các thu c th quan tr ng. N i dung ph n 2 bao g m m t s thu c th h u cơ quan tr ng và ng d ng c a chúng trong phân tích.g Chúng tôi trân tr ng c m ơn nh ng ý ki n óng góp c a các b n 6 c g n xa. www.DaiHocThuDauMot.edu.vn PH N I LÝ THUY T THU C TH H U CƠ CHƯƠNG 1 PHÂN LO I THU C TH 1.1. H U CƠ NH NGHĨA M t h p ch t hoá h c ư c s d ng phát hi n, xác nh hay tách trong quá trình phân tích hoá h c m t ch t hay h n h p c a nhi u ch t ư c g i là thu c th phân tích. Do ó thu c th phân tích bao g m c nh ng ch t ch th , ch t i u ch nh pH, dung d ch r a k t t a… V y m t h p ch t ch a carbon (tr CO2, CO, CaCO3) b t kỳ ho c tr c ti p ho c gián ti p ư c s d ng trong hoá phân tích ư c g i là ch t ph n ng phân tích h u cơ ho c g n hơn là thu c th h u cơ. Nghiên c u ph n ánh gi a thu c th h u cơ v i ion vô cơ và ng d ng nó vào phân tích th c ch t là nghiên c u quá trình t o ph c. S phát tri n lý thuy t hoá h c trong nh ng năm g n ây và c bi t là s ng d ng thuy t trư ng ph i t vào vi c nghiên c u các kim lo i chuy n ti p và ph c c a chúng ã giúp các nhà khoa h c nói chung và phân tích nói riêng hi u sâu s c nh ng y u t nh hư ng n b n c a ph c ch t, b n ch t ph h p th c a chúng và nh ng tính ch t qúy giá khác. 1.2. ƯU I M C A THU C TH H U CƠ SO V I THU C TH VÔ CƠ Thu c th h u cơ có m t s ưu i m n i b t so v i thu c th vô cơ; vì v y nó ư c s d ng r t r ng rãi trong th c t c a hoá phân tích. - Trư c h t c n chú ý n tan r t nh c a h p ch t t o b i thu c th h u cơ và ion vô cơ. Vì v y, ngư i ta có th r a k t t a c n th n tách h t các ch t b n mà không s m t i m t lư ng áng k ion c n xác nh. Ngoài ra, hi n tư ng k t t a theo khi dùng thu c th h u cơ cũng ch r t ít. - Thu c th h u cơ thư ng có tr ng lư ng phân t l n do ó thành ph n ph n trăm c a ion ư c xác nh trong h p ch t t o thành v i thu c th h u cơ bao gi cũng th p hơn trong b t kỳ h p ch t nào t o thành b i thu c th vô cơ. Ví d : Ion c n Xác nh Al3+ H p ch t t o thành gi a Ion c n xác nh v i thu c th Oxyt nhôm Oxyquinolinat nhôm Thành ph n % c a ion c n xác nh trong h p ch t t o thành v i thu c th 53,0 5,8 7 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn + Tl Iodua Tali Thionalidat tali 61,7 48,6 Thành ph n ph n trăm c a ion ư c xác nh th p trong s n ph m cu i cùng làm gi m sai s tính toán, nghĩa là làm tăng chính xác c a phương pháp phân tích. M t khác th tích k t t a t o thành b i thu c th vô cơ (khi k t t a 1 lư ng ion c n xác nh như nhau) do ó nh y c a ph n ng tăng lên. 3- S n ph m màu c a thu c th h u cơ v i ion vô cơ, có cư ng màu l n và trong nhi u trư ng h p có cư ng phát hùynh quang l n, do ó ngư i ta có th phát hi n c nh ng lư ng vô cùng nh ion vô cơ và nh lư ng chúng b ng phương pháp o màu ho c o huỳnh quang m t cách thu n l i. Thêm vào ó, nh ng s n ph m màu ph n l n là nh ng h p ch t n i ph c nên khá b n và d chi t b ng dung môi h u cơ l i là nh ng thu n l i khác r t áng k . 4- Cu i cùng c n ch ra r ng, do s khác bi t c a r t nhi u lo i thu c th h u cơ nên ngư i ta có th ch n trong m i trư ng h p riêng bi t, thu c th thích h p nh t và tìm nh ng i u ki n thu n l i nh t cho ph n ng ti n hành và do ó ph n ng phân tích t nh y và ch n loc cao. 1.3. M T S C TÍNH CƠ B N C A THU C TH H U CƠ Khi nghiên c u các thu c th h u cơ ngư i ta thư ng quan tâm ây: n các tính ch t sau * tinh khi t: Tr m t s ít thu c th , h u h t các h p ch t h u cơ trên th trư ng là không tinh khi t. Tuỳ theo m i trư ng h p, có th yêu c u ư c làm s ch. Ví d : Chloranil như là m t thu c th d ch chuy n i n tích v i amino acid nên ph i làm s ch trư c khí s d ng. ây là yêu c u u tiên trong nghiên c u các thu c th h u cơ. * tan: tan c a thu c th trong dung môi nào s quy t nh phương pháp phân tích c a thu c th y. Bi t ư c tan chúng ta s ch ng trong nghiên c u. Ví d : EDTA không tan t t trong nư c (môi trư ng trung tính). thay i tan c a nó thì c n trung hòa b ng m t bazo. 8-Hydroxyquinoline tan y u trong nư c, nó thư ng không tan trong acid acetic d ng băng và pha loãng b ng nư c, n u ph i t hay ph c c a nó không tan trong nư c. *Áp su t hơi: M t ph c có th có áp su t hơi cao hơn các ph c khác. Nh ng d n xu t c a metoxy hay etoxy có áp su t hơi cao hơn nh ng h p ch t “b m ” c a chúng. D a trên s khác nhau v áp su t hơi c a các ph i t hay ph c c a chúng, m t s ch t ư c tách b ng phương pháp s c khí ph . * b n: M t s ph c chelate r t b n trong dung môi trơ khi ph c hình thành. Tuy nhiên, m t s ph c b n v i nhi t ư c tách b ng phương pháp chưng c t mà không b phân hu . M t vài ph c nh y v i ánh sáng và không khí thì ph i ư c b o qu n c n th n. * phân c c: phân c c c a m t phân t cho bi t tan c a nó trong dung môi. M t phân t phân c c s có thu n l i trong dung môi chi t. Bên c nh ó, s tách 8 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn d a trên s phân c c hay không phân c c c a phân t ch t ư c chi t ư c s d ng m t cách r ng rãi. 1.4. HƯ NG NGHIÊN C U C A THU C TH H U CƠ Hi n nay, nghiên c u thu c th h u cơ i vào các lĩnh v c chính sau ây: 1. T ng h p nh ng thu c th h u cơ m i. 2. Tìm các phương pháp phân tích m i theo hư ng ơn gi n, nh y và ch n l c. 3. Nghiên c u tác ng c a các nhóm ch c. 4. Nghiên c u c u trúc c a thu c th . 5. Nghiên c u ng h c ph n ng. 6. Ph c nh a cây h u cơ. 7. Các nhóm chi t. 8. Máy tính và chuy n hóa furier. 9. Nghiên c u ph c d ch chuy n i n tích. 10. Thu c th cho s phát huỳnh quang và phát quang hóa h c. 11. Ch t h at ng b m t. 12. Nghiên c u tr ng thái oxy hoá. Thu c th h u cơ bao g m r t nhi u lo i nên c n thi t ph i h th ng hoá chúng. 1.5. PHÂN LO I THU C TH H U CƠ 1.5.1. S b t h p lý c a cách phân lo i trong hoá h u cơ Ngư i ta có th phân lo i thu c th h u cơ theo nguyên t c r t ơn gi n, ó là nguyên t c phân lo i trong hoá h u cơ (theo các nhóm ch c). S phân lo i này ch thu n l i khi nghiên c u nh ng h p ch t ơn gi n còn khi nghiên c u nh ng h p ch t ph c t p nó t ra không áp ng ư c yêu c u và còn ch a nhi u mâu thu n. Theo s phân lo i ó thì nh ng acid phenol carboxylic nh ng dihydroxybenzene thu c v m t nhóm khác. trong cùng m t nhóm còn So sánh m– và o–hydroxybenzoic acid v i m– và o–dihydroxybenzene ngư i ta th y r ng m–hydroxybenzoic acid và m–dihydroxybenzene (Resocsin) có r t ít tính ch t phân tích gi ng v i o–hydroxybenzoic acid (salicylic acid) và o– dihydroxybenzene (Pyrocatechin). Trong khi ó c tính phân tích c a salixilic acid và Pyrocatesin l i r t g n nhau. S ng nh t tính ch t phân tích trong trư ng h p này không ph i là do trong phân t có nh ng nhóm ch c như nhau mà do Pyrocatesin và salicylic acid cùng có kh năng t o n i ph c l n (nh nhóm t o ph c và nhóm t o mu i v trí ortho i v i nhau). Ví d : ch t màu 9 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn N O2N OH N Ph n ng v i hydroxide magie trong môi trư ng ki m còn ch t màu N OH N O2 N M c dù cùng lo i v i h p ch t trên nhưng không cho ph n ng y. Theo tính ch t phân tích thì 8–oxyquinoline (I) và Anthranilic acid (II) tương i g n nhau hơn so v i 8–oxyquinoline (I) và 7–oxyquinoline (III) ho c là so v i antharanilic acid (II) và Paraaminobenzoic acid (IV) H2N NH2 NH2 OH (I) NH2 OH COOH COOH (II) (III) (IV) Nh ng d n ch ng ã nêu trên ch ng t r ng cách phân lo i thư ng dùng cho các h p ch t h u cơ, thì căn c vào các nhóm ch c trong phân t thu c th phân lo i là không h p lý. 1.5.2. Phân lo i theo ph n ng phân tích có thu c th tham gia Theo s phân lo i này, thu c th h u cơ ư c chia thành 9 nhóm. 1- Nh ng ch t t o ph c màu.2 - Nh ng ch t t o mu i. 3-Nh ng ch t có kh năng t o nh ng h p ch t c ng h p ít tan ho c có màu c trưng. 4-Nh ng ch t ch th . 5 -Nh ng ch t màu t o ph c h p th (sơn). 6-Nh ng thu c th gây nên s t ng h p h u cơ trong ph n ng, ng d ng vào phân tích. 7 -Nh ng thu c th có kh năng t o ph c vòng v i ion kim lo i (vòng theo thành ho c là do liên k t hoá tr , liên k t ph i t ho c là h n h p c hai lo i này). 8-Nh ng ch t oxy hoá. 9-Nh ng ch t kh . H th ng phân lo i này cũng mang nhi u mâu thu n n i t i: 1- M t ch t có th có trong nh ng nhóm phân lo i khác nhau. Ví d : Alizarin có th và nhóm 7. c nhóm 5 và nhóm 7. Dipyridin cũng có th 10 c nhóm 1 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn 2- Tác d ng c a nh ng thu c th trong cùng m t nhóm v i nh ng ion vô vơ l i có nh ng c tính khác nhau v nguyên t c. Ví d : Theo s phân lo i trên thì acid oxalic, ethylendiamine dimethylglyoxim ph i thu c v nhóm 7 vì chúng u t o vòng v i nh ng ion kim lo i. O C H2N O SO4 Cu Ca C CH2 H2N O CH2 3 O Nh ng b n ch t và c tính c a oxalat can-xi, triethylendiamino ng sunfat, dimethylglyoximat Ni l i khác nhau r t cơ b n (mu i, mu i ph c, mu i n i ph c). 3- S tách riêng nhóm ch t oxy hoá và ch t kh là không h p lý vì m t ch t tuỳ thu c i u ki n c a ph n ng, có th óng vai trò ch t kh hay ch t oxy hoá. Ví d : Methyl da cam. H3C N N N SO3Na H3C Trong ph n ng v i Chlor óng vai trò ch t kh còn trong ph n ng v i Sn2+ l i óng vai trò ch t oxy hoá. 1.5.3. Phân lo i theo Yoe Yoe chia thu c th h u cơ thành 11 nhóm l n (theo m c ích s d ng) và m i nhóm l n l l l i ư c chia thành nhi u nhóm nh (theo cách phân lo i trong nhóm h u cơ). Vi d : Nhóm l n th nh t là dung môi và ch t l ng r a bao g m nhi u nhóm nh : hydrocarbon, rư u, ester, ether, aldehydeketone… Cách phân lo i này thu n ti n cho vi c ch n thu c th nhưng v cơ b n nó v n mang nh ng khuy t i m c a các cách phân lo i k trên. Ví d : Pyrogallol, p–nitrobenzene–azo–resocsin, 8–oxyquinoline trong cùng m t nhóm nhưng cơ ch tác d ng c a m i h p ch t ó v i ion vô cơ l i r t khác nhau. 1.5.4. Phân lo i theo FEIGL Feigl chia thu c th thành 8 nhóm. Nh ng thu c th t o mu i. Nh ng thu c th t o mu i ph c. Nh ng thu c th t o mu i n i ph c. Nh ng thu c th t o mu i h p ch t h p th . Nh ng thu c th dùng trong nh ng ph n ng t ng h p ho c phân hu h u cơ. Nh ng thu c th là h oxy hoá kh h u cơ. Nh ng thu c th tham gia ph n ng v i ion vô cơ d ng chuy n vi n i phân. Nh ng thu c th tham gia vào nh ng ph n ng xúc tác. M c dù chưa th t hoàn h o nhưng cách phân lo i này có ưu i m cơ b n là d a trên 11 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn cơ ch ph n ng và b n ch t sau cùng phân lo i. Nh ng thu c th ư c x p trong cùng m t nhóm không ph i vì công th c gi ng nhau mà vì tính ph n ng mà nó tham gia gi ng nhau. 1.5.5. Phân lo i theo welcher Welcher cho r ng nh ng thu c th h u cơ có giá tr nh t trong phân tích là nh ng thu c th t o ph c vòng càng v i ion phân lo i. Căn c vào s ion hydro b ion kim lo i thay th trong m t phân t thu c th trung hòa t o thành m t vòng càng, Welcher chia thu c th h u cơ thành 3 lo i: Lo i 1: Lo i 2 ion hydro b thay th . Tham gia vào ph n ng ph i trí lo i này là ion kim lo i và anion thu c th 2 i n tích và do ó c m i b c ph i trí i n tích c a ph c s b ng i n tích c a ion kim lo i tr i 2 ơn v . N u s ph i trí c a nguyên t kim lo i i v i thu c th b ng i n tích c a ion kim lo i thì ph c t o thành là ph c trung hòa và th ơng không tan trong nư c. Ví d : α–benzoinxim có hai ion H+ có th b thay th , t o v i Cu2+ h p ch t ph i trí có thành ph n 1:1. O C OH2 2HN C N Cu C H O O CH Cu OH2 C H O N C N u s ph i trí c a nguyên t kim lo i i v i thu c th vư t quá i n tích c a ion kim lo i thì ph c anion thư ng tan trong nư c ư c hình thành. Có th l y các ph c tan Oxalate (Fe(C2O4)3), Citrate (CaC3H4OH(COO)3) làm ví d . Ngư i ta thư ng s d ng các ph c này ngăn c n k t t a hydroxide trong môi trư ng ki m. Lo i 2: Lo i 1 ion hydro b thay th . Ph n ng ph i trí x y ra gi a ion kim lo i và anion thu c th 1 i n tích và do ó c m i m c ph i trí i n tích t ng c ng c a ph c kim lo i b ng i n tích c a ion kim lo i tr i m t ơn v . N u s ph i trí c a nguyên t kim lo i i v i thu c th hai l n l n hơn i n tích kim lo i thì h p ch t trung hoà không tan trong nư c ư c t o thành và trong a s trư ng h p, có th chi t s n ph m ph n ng b ng nh ng dung môi h u cơ. C n nh n m nh r ng, s ph i trí thư ng d ng l i trong trư ng h p nh ng v trí còn chưa s d ng h t. m c t o ph c trung hoà ngay c i u ó ư c gi i thích như sau: s ph i trí ti p theo òi h i thu c th ph i phân ly, và ph i hoà tan s n ph m không tan. Ph n l n thu c th h u cơ bi u l tính acid r t y u do ó s phân ly là không thu n v m t năng lư ng. Ví d : 8–oxyquinoline (HX) tác d ng v i Mg2+ t o s n ph m dihydrat. Mg(H2O6)2+ + HX MgX2 . 2H2O + 2H+ + 4H2O. S ph i trí c a Mg2+ b ng 6 nhưng i n tích trư ng thành trung hoà sau khi hai 12 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn phân t thu c th tác d ng v i m t ion magie. Còn Al3+ t o 8–oxyquinolat không ng m nư c vì s ph i trí c a nó úng 2 l n l n hơn i n tích. Ph n l n nh ng thu c th h u cơ có ng d ng r ng rãi trong phân tích i u thu c lo i này: α–nitroso, α– naphtol, dimethylglyoxim, dithizone, v.v… Lo i 3: Lo i nh ng ion hydro không b thay th . ây ph n ng ph i trí x y ra là do s thay th nh ng phân t nư c b ng nh ng phân t thu c th trung hoà. Do ó s n ph m ph n ng là cation có i n tích úng b ng i n tích c a cation kim lo i ban u. M c dù s n ph m ph n ng th ơng tan trong nư c nhưng ôi khi có th chi t b ng nh ng dung môi h u cơ nh cation h u cơ kh i lư ng l n và nh ng anion thích h p. Ví d : Có th chi t ph c c a Cu và Fe v i nh ng d n xu t c a 1, 10-phenanthroline b ng rư u cao phân t . Nh ng thu c th t o s chelate l n hơn v i 1 ơn phân t thu c th (ví d ethylenediaminetetracetic acid và nh ng thu c th nói chung) không t o chelate không thu c vào ba lo i h p ch t k trên. CHƯƠNG 2 LÝ THUY T V LIÊN K T PH I TRÍ Lý thuy t ph i trí c a Werner v i quan i m hoá tr ph ã cho chúng ta m t cách gi i thích th ng nh t v s t n t i c a ph c ch t, như [Co(NH3)6]Cl3. Trên cơ s c a thuy t này, thuy t là n n t ng c a hóa h c các h p ch t ph i trí ngày nay, ta có th gi i thích tính ch t, hóa l p th c a nh ng ch t lo i tương t . Vì lý thuy t c a Werner ã ư c nêu lên 20 năm trư c khi xu t hi n khái ni m v c u t o i n t c a nguyên t nên thuy t ó không th mô t dư i hình th c hi n i, b n ch t c a liên k t ph , hay là liên k t ph i trí như chúng ta thư ng g i. mô t b n ch t c a liên k t trong ph c ch t, ngày nay ngư i ta s d ng r ng rãi 3 thuy t: - Phương pháp liên k t hoá tr (VB) - Thuy t trư ng tinh th tĩnh i n - Thuy t qu o phân t (MO) 2.1.PHƯƠNG PHÁP LIÊN K T HÓA TR (VB) Phương pháp liên kêt hóa tr ã ư c giáo sư Pauling (H c vi n K thu t California) phát tri n và nêu lên m t cách d hi u trong quy n sách c a mình “B n ch t c a liên k t hóa h c”. Ngoài Marie Cuirie, Pauling là ngư i duy nh t 2 l n ư c gi i thư ng Nobel (m t l n v hóa h c năm 1954, m t l n v hòa bình năm 1962). Quan i m c a Pauling ã nh hư ng r t l n n t t c m i lĩnh v c c a hóa h c. Lý thuy t c ng hóa tr c a ông ã có kh năng th ng nh t nh ng quan i m c a các nhà hóa h c và do ó ư c ph bi n r ng rãi. Nh thuy t này, có th gi i thích t t c u t o và t tính c a ph c kim lo i. Lý thuy t này có th gi i thích c nh ng tính ch t khác c a các h p ch t ph i trí ví d như quang ph h p th nhưng dư ng như b ng nh ng lý thuy t khác có th làm nh ng vi c này d dàng hơn. Do ó, trong nh ng năm g n ây 13 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn nh ng nhà bác h c nghiên c u v n hóa h c c a các h p ch t ph i trí thích thú lý thuy t trư ng tinh th , trư ng ph i t và lý thuy t qu o phân t hơn, Chúng ta s ch y u nghiên c u các lý thuy t này. Trư c h t c n nghiên c u xem phương pháp liên k t c ng hóa tr ã mô t s t o thành các ph c ch t [CoF6]3- và [Co(NH3)6]3+ như th nào và so sánh v i nh ng quan i m c a lý thuy t trư ng tinh th và lý thuy t qu o phân t mà chúng ta s xét t i 3sau ây. u tiên c n nêu lên r ng [CoF6] ch a 4 i n t không ghép ôi trong khi ó thì [Co(NH3)6]3+ t t c các i n t ã ghép ôi. M i ph i t (theo Lewis là baz) cho m t ôi i n t t o liên k t c ng hóa tr ph i trí. Theo phương pháp liên k t c ng hóa tr , c u t o i n t c a các ph c trên ư c minh h a hình 2.1. Liên k t trong trư ng h p này là liên k t c ng hóa tr . Nh ng t h p tương ng nh ng qu o nguyên t c a kim lo i pha hòa vào nhau và t o thành d ng qu o m i g i là qu o lai hóa. Nh ng qu o này t o thành nh ng liên k t c ng hóa tr b n hơn gi a kim lo i và ph i t . 3d dxydxzdyz dx2-y2dz2 4s 4p F- F- F- F - NH3 4d F- F- NH3NH3NH3 [Co(NH ) ] 3− 3 6 NH3NH3 Hình 2.1. S t o ph c [CoF6 ]3− và [Co(NH3)6] 3- theo quan i m c a phương pháp liên k t hóa tr Trong 6 ph i t ph i trí, nh ng qu o lai hóa hình thành do s pha hòa nh ng o lai hóa hình thành sp3d2 qu o nguyên t s, px, py, pz, dx2-y2 và dz2. Sáu qu hư ng t i nh ng nh c a bát di n. Ta nh n th y r ng i v i ph c [CoF6]3- nh ng qu o d cũng cùng có m c năng lư ng chính như qu o s và p. Ph c lo i ns np3 nd2 g i là ph c qu o ngoài b i vì nh ng qu o d “ngoài” tham gia vào s t o ph c. M t khác, nh ng qu o d có ch c m c năng lư ng chính th p hơn qu o s và p tham 3+ 2 3 gia vào s t o ph c [Co(NH3)6] . Nh ng ph c như (n-1)d ns np ư c g i là ph c qu o trong b i vì nh ng qu o d trong ã tham gia vào s t o thành chúng. 2.2. LÝ THUY T V TRƯ NG TINH TH Phương pháp liên k t hóa tr và thuy t trư ng tinh th tĩnh i n khác nhau v b n ch t. Phương pháp liên k t hóa tr xu t phát t gi thuy t liên k t ph i trí là c ng hóa tr còn lý thuy t tĩnh i n thì hoàn toàn bác b c tính c ng hóa tr c a liên k t và gi thuy t r ng liên k t gi a ion kim lo i và ph i t là hoàn toàn ion. Có th tính toán năng lư ng c a liên k t ph i trí khi ta s d ng nh ng phương trình c i n c a th năng, có 14 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn k t i l c hút và l c y gi a nh ng h t nhân tích i n. Năng lư ng liên k t = q1q2/r (2.1) Trong phương trình (2.1), q1 và q2 là nh ng i n tích c a nh ng ion tương tác, r là kho ng cách gi a nh ng trung tâm c a nh ng ion. Ngư i ta s d ng phương trình tương t mô t c nh ng tương tác c a phân t phân c c không tích i n v i ion. Phép g n úng ó cho nh ng k t qu phù h p khá t t v i nh ng giá tr năng lư ng liên k t tìm ư c b ng th c nghi m i v i nh ng ph c c a nh ng kim lo i không chuy n ti p. i v i ph c c a kim lo i chuy n ti p nh ng giá tr tính toán trư c thư ng quá nh . S không tương ng ó s ư c b chính l i m t cách áng k n u chú ý t i qu o c a nh ng i n t d và gi thuy t v nh hư ng c a ph i t lên năng lư ng tương i c a nh ng qu o d. Năm 1930, l n u tiên nh ng nhà v t lý (Beta và Vanflek) ã hoàn thi n lý thuy t tĩnh i n và s d ng gi i thích màu và t tính c a các mu i tinh th . Lý thuy t này ư c g i là lý thuy t trư ng tinh th . M c dù lý thuy t này nêu lên trong cùng th i gian ho c là s m hơn m t chút so v i phương pháp liên k t hóa tr nhưng 20 năm sau ó m i ư c các nhà hóa h c bi t t i và s d ng. Nguyên nhân có th là do thuy t trư ng tinh th ã ư c vi t cho các nhà v t lý còn phương pháp liên k t hóa tr thì l i cho m t quan ni m khá rõ r ng v liên k t gi a các nguyên t . Năm 1951, m t s nhà hóa h c lý thuy t ã s d ng thuy t trư ng tinh th m t cách c l p v i nhau gi i thích ph c a ph c nh ng kim lo i chuy n ti p. Vì phương pháp ó t ra có hi u qu nên ngay l p t c hàng lo t công trình nghiên c u ã ư c ti p t c. Ngư i ta ã làm sáng t r ng thuy t trư ng tinh th r t thu n l i cho vi c gi i thích bán nh lư ng nhi u tính ch t ã bi t c a các h p ch t ph i trí. hi u thuy t trư ng tinh th còn hình dung m t cách rõ ràng s nh hư ng không gian c a qu o d (hình 2.2). Tương tác c a nh ng qu o d c a nh ng kim lo i chuy n ti p v i các ph i t bao quanh, nó s n sinh ra hi u ng trư ng tinh th . minh h a thuy t trư ng tinh th , ta hãy xét ph c bát di n [TiF6]2-. Trong ion Ti4+ t do ó n m cách bi t trong không gian, hình d ng i n t là như sau: 1s22s22p63s23p6, không có i n t d. Năm qu o 3d tr ng trong ion ó ư c c trưng b ng cùng m t m c năng lư ng. i u ó cho phép gi thuy t r ng i n t có th n m trên m t trong s nh ng qu o d ó v i xác xu t như nhau. Nh ng qu o tương ng v i cùng m t giá tr năng lư ng g i là qu o suy bi n. 15 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn ec Năng lư ng 0,6 ∆0 ∆0 0,4 ∆0 t2 d Ion kim lo i t do (Ti4+) Ph c gi thuy t v i các qu Ph c bát di n [(TiF6)2-] o d suy bi n Hình 2.2: Sơ m c năng lư ng c a nh ng qu o d c a ion kim lo i t do c a ph c gi thuy t trong ó không có s tách m c b i trư ng tinh th và c a ph c bát di n. Trong ph c [TiF6]2- ion Ti4+ ư c bao quanh b i 6 ion F-. Do s có m t c a nh ng ion F- ó, tác d ng y c a nh ng i n tích âm c a chúng gây tr ng i cho s n p i n t vào qu o d c a ion Ti4+. N i m t cách khác, nh ng ion F- (ho c là nh ng ph i t khác) khi ti n t i g n qu o d làm tăng năng lư ng tương ng c a chúng (hình 2.2). N u như 6 ion F- bao quanh ion Ti4+ trong [TiF6]2- phân b trên cùng m t kho ng cách o d c trưng ng v i cùng m t giá tr t i 5 qu o d c a Ti4+ thì t t c các qu năng lư ng (chúng b suy bi n) năng lư ng tương ng l n hơn so v i năng lư ng v n có c a ion Ti4+ t do. Ph c bát di n v i t t c các qu o d suy bi n là ph c gi ti n l i cho s nghiên c u ph c ó chúng thuy t. Ph c [TiF6]2- có c u t o bát di n. Descartes. Trong s ta xem như 6 ion F- s phân b trên các tr c x, y, z trong h t a phân b như v y: F z x F F F F y F o eg . S th t Các ion s n m g n các qu o d x -y và d x nh t, ó là nh ng qu là các qu o eg hư ng th ng t i các ph i t F trong khi ó thì nh ng qu o dxy, 2 2 2 16 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn o t2g l i hư ng vào gi a các ph i t (kí hi u eg và t2g ư c dxz, dyz kí hi u là các qu s d ng trong lý thuy t nhóm c a toán h c, t ch s suy bi n b c 3, e ch s suy bi n b c 2). Do ó i n t khó chi m ch trên qu o eg hơn là trên qu o t2g và vì v y nh ng qu o eg ph i c trưng b ng giá tr năng lư ng cao hơn so v i t2g. S phân chia như th , năm qu o suy bi n c a ion kim lo i t do thành nh ng nhóm qu o c trưng b ng nh ng năng lư ng khác nhau là c i m ch y u c a thuy t trư ng tinh th . Hi n tư ng ó ư c g i là s tách m c do trư ng tinh th . Như ã trình bày trên, s tách m c năng lư ng x y ra là do nh ng qu o d nh hư ng không ng nh t trong không gian nên nh ng nguyên t , ion hay phân t bên c ch có th làm bi n i năng lư ng c a nh ng qu o hư ng t i chúng. Nhi u sinh viên cho r ng r t khó quan ni m m t cách rõ ràng v thuy t trư ng tinh th và quan i m tách m c c a thuy t này. Trên ây chúng tôi ã trình bày nh ng lu n i m cơ b n nh t d a trên cơ s nh ng mô hình không gian c a nh ng qu o d. ó là con ư ng úng n i t i thuy t trư ng tinh th . Ta có th d n ra m t hình nh v t lý như hình 2.3. Chúng ta hãy chú ý t i hình 2.3 và gi thuy t r ng ion kim lo i và l p v i n t c a nó ư c hình dung dư i d ng qu c u àn h i b ng b t bi n. Bây gi chúng ta hãy xem qu c u bi n i như th nào n u b l p v hình c u c ng (tương ng v i các ph i t ) tác d ng lên nó t bên ngoài. Th tích qu c u b thu nh l i và h s có năng lư ng cao hơn, i u này ư c kh ng nh b i s ki n là qu c u àn h i t l n lên chi m th tích ban u sau khi tách kh i l p v ràng bu c nó. S bi n i năng lư ng ó tương ng v i s tăng năng lư ng phát sinh do s y nhau gi a nh ng i n t trong ion kim lo i và i n t c a ph i t trong ph c gi thuy t. Qu c u b ng b t bi n Qu c u b ng b t bi n dư i Qu c u b ng b t bi n dư i áp (ion kim lo i t do) áp l c c a l p v hình c u l c tác (ph c gi thuy t) xác ng vào nh ng hư ng nh (ph c ch t). Hình 2.3. Hi u ng c a trư ng tinh th ư c hình dung m t cách c th như là áp l c c a l p v hình c u lên qu c u b ng b t bi n t t c m i hư ng và như là áp l c lên qu c u ó khi t p trung vào nh ng ch xác nh. N u bây gi l p v c ng t p trung l c tác d ng c a nó vào 6 i m riêng bi t (ví d nh c a bát di n ch ng h n) thì qu c u s b lõm vào trong nh ng i m y và l i ra ngoài nh ng i m gi a các i m y. Do k t qu c a s c ép ó, nên h b t bi n có năng lư ng cao hơn 6 i m có áp l c cao và có năng lư ng th p hơn nh ng i m gi a chúng. i u ó tương ng v i s tách m c c a trư ng tinh th và nh ng i m l i o eg. ra tương ng v i qu o t2g, nh ng i m lãm vào trong tương ng v i qu Trư c ây ta ã nh n xét r ng năng lư ng tương ng c a nh ng qu o d c a ion kim lo i tăng lên khi ph i t ti n g n t i ion. i u ó t nó cho phép hình dung r ng, ph c ph i kém b n hơn ion kim lo i và ph i t t do. Nhưng chính s ki n t o ph c ch rõ r ng ph c là d ng có năng lư ng th p hơn sao v i ion kim lo i và ph i t riêng l . 17 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn S tăng năng lư ng c a nh ng qu o d c a ion kim lo i hoàn toàn ư c bù tr b ng năng lư ng t o liên k t gi a ion kim lo i và ph i t . Trong trư ng ph i t bát di n nh ng qu o t2g và eg c a ion, tương ng v i nh ng năng lư ng khác nhau. Hi u s năng lư ng ư c kí hi u là o. Có th nói r ng, do c i m hình h c c a h bát di n, năng lư ng tương ng c a nh ng qu o t2g nh hơn 0.4 o. so v i năng lư ng c a nh ng qu o d suy bi n b c 5 c a ph c gi thuy t, t c là ph c thu ư c n u như không x y ra s tách m c năng lương trư ng tinh th (hình 2.2). Cũng do nguyên nhân ó, năng lư ng tương ng c a nh ng qu o eg l n hơn năng lư ng c a qu o gi thuy t suy bi n b c 5: 0,6 o. Trong ph c bát di n (ví d [Ti(H2O)6+] có m t i n t n m trên qu o d có m c năng lư ng th p nh t. B ng thuy t tĩnh i n ơn gi n thì không th xác nh ư c r ng trong ph c ch t nh ng qu o d l i tương ng v i nh ng giá tr năng lư ng khác nhau. Do ó thuy t này ã gi thuy t r ng i n t d c n ph i có m c năng lư ng c a qu o d suy bi n gi thuy t. S th t thì qu o d rơi o suy bi n gi thuy t 0,4 o và do ó vào t2g có năng lư ng nh hơn năng lư ng qu ph c s b n hơn so v i ph c d a trên cơ s mô hình tĩnh i n ơn gi n. Có th nói m t cách ơn gi n r ng, i n t d và do ó toàn b ph c có năng lư ng nh là do nó n m trên qu o d(t2g) là quĩ a có th tách xa ph i t nh t. i v i ph c, giá tr 0,4 o g i là năng lư ng n nh hóa b i trư ng tinh th . Trong b ng 1 dư i ây, chúng tôi s d n ra năng lư ng n nh hóa b i trư ng tinh th i v i nh ng ion kim lo i trong ph c bát di n. B ng 2.1. Năng lư ng n S i nt d trong ion kim lo i S i nt d trong ion kim lo i t2g t2g nh hóa b i trư ng tinh th trong ph c bát di n eg eg Năng lư ng n nh hóa Năng lư ng n nh hóa i v i nh ng ion kim lo i Năng lư ng n nh hóa eg t2g t2g ∆0 eg Năng lư ng n nh hóa ∆ 0 1 0,4 2 0,8 3 1,2 4 0,6 1,6 5 0,0 2,0 6 0,4 2,4 7 0,8 1.8 18 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn 8 1,2 9 0,6 10 0,0 Ta nh n th y r ng năng lư ng n nh hóa b i trư ng tinh th có th tính m t cách o t2g và giá tr d dàng b ng cách thêm vào giá tr 0,4 o cho m i i n t chi m qu 0,6 o cho m i i n t chi m i n t eg. Như v y, năng lư ng n nh hóa b i trư ng tinh th i v i h có 5 i n t d: Ho c là b ng: 3*(0,4 o) + 2*(-0,6 o) = 0,0 o Ho c là b ng: 5*(0,4 o) + 0*(-0,6 o) = 2,0 o Nghĩa là ph thu c vào s phân b 5 i n t trên qu o t2g và eg Thuy t tĩnh i n ơn gi n coi ion kim lo i như h t nhân nguyên t ư c bao quanh b i ám mây i n t hình c u. Thuy t trư ng tinh th ngh mô hình t t hơn vì thuy t này ã gi thuy t r ng nh ng i n t d t o thành ám mây i n t không ph i có d ng hình c u do xu hư ng tránh nh ng v trí mà ph i t ã chi m gi (nh ng i n t này t o thành nh ng ám mây i n t không có hình d ng hình c u b ng cách t s p x p m t cách l a ch n vào nh ng qu o có giá tr năng lư ng th p, hư ng vào gi a nh ng ph i t ). Do ó, thuy t trư ng tinh th ã gi i thích m t cách hoàn toàn có th hi u ư c nguyên nhân vì sao nh ng tính toán tĩnh i n ơn gi n cho ta nh ng giá tr th p hơn v b n c a ph c và nh ng h p ch t c a nh ng kim lo i chuy n ti p. Thuy t tĩnh i n ơn gi n ã b qua s phân b i n t không theo hình d ng hình c u và h u qu phát sinh do hi n tư ng ó – năng lư ng n nh hóa b i trư ng tinh th . M t trong nh ng i m gây nên s ph n i vi c ng d ng thuy t tĩnh i n ơn gi n cho liên k t trong ph c kim lo i là s b t l c c a thuy t này trong khi gi i thích s t o thành nh ng ph c ph ng vuông. Có th ch ng minh r ng n u 4 i n tích âm ư c gi xung quanh ion trung tâm dương ch b ng l c tĩnh i n, thì nh ng i n tích âm ph i n m nh c a t di n. Ch có s phân b như th , nh ng nhóm mang i n âm m i n m kho ng cách c c i i v i nhau và ch u l c tĩnh i n nh nh t. i u ó ch phù h p v i th c t trong i u ki n, n u ion trung tâm có i x ng c u. Nhưng s i x ng ó không i n hình i v i nh ng ion c a kim lo i chuy n ti p b i vì i n t n m trên qu o có năng lư ng th p hư ng vào gi a nh ng ph i t và do ó không có i x ng c u. Trong ph n cu i c a chương này, chúng ta s nêu rõ, thuy t trư ng tinh th cho phép gi i thích s t n t i nh ng ph c ph ng vuông cũng như d oán tính không b n c a m t s ph c bát di n. 19 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn dx2y2 Năng lư ng dx2y2 ∆s p dx2-y2dz2 dz2 dxydxzdyz ∆e 2 2 dxy ∆0 dz 2 dx -y dz 2 dxydxzdyz T di n Bát di n T giác lư ng chóp dxz dyz Hình 2.4. Sơ tách m c năng lư ng b i trư ng tinh th nh ng qu o d c a ion trung tâm trong nh ng ph c ó i x ng khác nhau. Ch s c a là kí hi u cho nh ng i x ng khác nhau. Như v y,chúng ta ã nghiên c u xong trư ng h p tách m c năng lư ng c a trư ng tinh th i v i ph c bát di n, và s xét nh ng ph c có c u t o hình h c lo i khác. thu n ti n ta b t u xét s tách m c b i trư ng tinh th v i c u hình bát di n và theo dõi xem s tách m c s bi n i như th nào khi hình h c hình d ng bi n i (hình 2.4). Khi chuy n t c u hình bát di n sang c u hình ph ng vuông, hai ph i t nào ó v n n m v trí i di n trong bát di n b tách ra. N u nh ng ph i t trên tr c z s nh ng v trí như th nào ó kho ng cách kim lo i-ph i t l n hơn m t chút so v i kho ng cách c a 4 ph i t trong m t ph ng xy thì s thu ư c c u t o t giác (hình 2.5). i u ki n ó cho phép nh ng ph i t trong m t ph ng xy ti n g n t i ion trung tâm. Nh ng qu o d tương ng trong m t ph ng xy s ch u l c y c a các ph i t l n hơn so v i l c y trong c u t o bát di n và do ó năng lư ng c a nh ng qu o d x -y và dxy tăng lên (hình 2.5). Trong khi ó nh ng qu o d trong m t ph ng xy và yz s ch u l c y nh hơn c a các ph i t ã tách xa ra theo tr c z thêm m t kho ng cách nào ó. Hi n tư ng ó d n t i s gi m tương i năng lư ng c a qu o d x và s gi m không nhi u năng lư ng c a qu o dxz và dyz so v i d ng bát di n. 2 2 2 20 www.DaiHocThuDauMot.edu.vn z y x Hình 2.5. Ph c t di n, nguyên t trung tâm Chúng ta cũng quan sát th vuông, trong ó m t ph i t phân b trong m t ph ng xy. thành d ng th ng vuông kèm gi m năng lư ng c a các qu chính gi a y hình nh tương t v s tách m c i v i c u t o chóp n m trên tr c z còn 4 ph i t còn l i và ion trung tâm S tách hoàn toàn hai ph i t trên tr c z d n t i s t o theo s tăng năng lư ng c a qu o d x -y và dxy và s o d x , dxz, dyz. 2 2 2 Hình dung m t cách rõ ràng s tách m c năng lư ng b i trư ng tinh th nh ng qu o d i v i c u t o t di n s g p khó khăn hơn. Trư c h t, c n tư ng tư ng hình t di n ã v trong kh i l p phương (hình 2.5) sao cho 4 nh c a t di n phân b vào 4 nh c a kh i l p phương. N u bây gi ta v các tr c x, y, z sao cho chúng i qua trung tâm c a kh i l p phương và qua các trung tâm c a 6 m t gi i h n thì có th hình dung v trí c a 4 ph i t tương i theo các qu o d c a ion trung tâm. Nh ng qu od o n m d c theo h tr c Decartes ( d x -y và d x ) cách xa các ph i t hơn là nh ng qu o eg ( d x -y và d x ) tương ng phân b gi a các tr c (dxy, dxz, dyz). Do ó nh ng qu v i giá tr năng lư ng th p, nh ng qu o t2g (dxy, dxz, dyz) ư c c trưng b ng giá tr năng lư ng cao hơn. Ngư i ta ã phát hi n ra r ng trong trư ng h p này có hi u s nh ng giá tr năng lư ng c a nh ng qu o eg và t2g, nghĩa là b tách m c b i trư ng tinh th kí hi u là t, ch b ng m t n a o. Do ó, hi u ng trư ng tinh th t o i u ki n thu n l i cho s t o ph c bát di n hơn là cho s t o ph c t di n 2 2 2 2 2 2 T tính c a ph c nh ng kim lo i chuy n ti p cũng ư c gi i thích m mãn b ng thuy t trư ng tinh th . Nh ng kim lo i chuy n ti p có các m c năng lư ng ph d m i ch ư c i n t l p y m t ph n, trên nh ng qu o ó theo nh lu t Hund s có nh ng i n t không ghép ôi. Ví d : ion kim lo i có 3 i n t d (g i là h d3) có th có 3 i n t không ghép ôi , còn ion kim lo i có 8 i n t d có th có 2 i n t không ghép ôi và 3 ôi i n t . Ch t có nh ng i n t không ghép ôi b t hút g i là ch t thu n t (s c hút ó tương i y u hơn so v i nh ng v t li u Ferro t như s t), giá tr l c hút c a t iv i 21