M 1,1.10 5 Trong dung dịch bão hoà:
CHƯƠNG 5 PHỨC CHẤT 5.1 KHÁI NIỆM
5.1. KHÁI NIỆM
5.1.1. Ion phức
Trong phân tử hợp chất trung hoà, theo quan niệm của hoá trị cổ điển
(Hoá trị của một nguyên tố là khả năng của một nguyên tử của nguyên tố đó có
thể kết hợp với bao nhiêu nguyên tử của nguyên tố khác) thì các nguyên tử đã
bão hồ hố trị gọi là phân tử trung hồ, khơng thể kết hợp thêm nguyên tử của bất kỳ nguyên tố nào nữa, như SO2, SO3, KCl, H2SO4 ... Nhưng cũng có những hợp chất được xem là bão hồ hoá trị như HgI2, KI, CuSO4, NH3 ... lại phản ứng với nhau tạo ra hợp chất mới.
Ví dụ: HgI2 + 2KI → K2[HgI4] Trong dung dịch nước hợp chất này điện ly: K2[HgI4] 2K+ + [HgI4]2-
Hoặc : CuSO4 + 4NH3 → [Cu(NH3)4]SO4
và [Cu(NH3)4]SO4 → [Cu(NH3)4]2+ + SO42-
Những ion [HgI4]2-, [Cu(NH3)4]2+ và những ion tương tự được tạo thành
bằng cách kết hợp các ion hay nguyên tử kim loại hoặc không kim loại với các phân tử trung hoà hoặc các anion gọi là ion phức.
Ví dụ: Pb4+ + 6Cl- = [PbCl6]2-
5.1.2. Phức chất
Phức chất là những hợp chất hoá học mà phân tử có chứa ion phức dương hoặc âm có khả năng tồn tại trong dung dịch, cũng như tồn tại trong tinh thể, kết hợp với các ion trái dấu (gọi là cầu ngoại).
Ví dụ: [Co(NH3)6]Cl3
5.1.3. Ion trung tâm (ký hiệu là M)
Trong ion phức có một ion hay một nguyên tử trung hồ chiếm vị trí trung tâm gọi là ion trung tâm hay nguyên tử trung tâm hoặc gọi là chất tạo phức.
Ví dụ: Trong [HgI4]2-
nguyên tử trung tâm là Hg2+
5.1.4. Phối tử (ký hiệu là L)
Trong ion phức có những ion (anion) hay những phân tử trung hoà liên kết trực tiếp xung quanh, sát ngay nguyên tử trung tâm gọi là phối tử.
Những phối tử là anion thường gặp như F-, Cl-, I-, OH-, CN-, SCN-, NO2-,
S2O32-, C2O42- ... Những phối tử là phân tử thường gặp như H2O, NH3, Co, NO,
pyriđin (C5H5N), etylenđiamin (H2N-CH2-CH2-NH2) ...
Chương 5 – Phức chất
________________________________________________________________
5.1.5. Cầu nội - Cầu ngoại
- Nguyên tử trung tâm và phối tử tạo thành cầu phối trí nội của phức, gọi tắt là cầu nội. Cầu nội thường được viết trong dấu ngoặc vuông ([cầu nội]) trong công thức của phức.
Cầu nội có thể là cation như [Al(H2O)6]3+ ... hoặc là anion như [SiF6]2-...
hoặc có thể là phân tử trung hoà điện không phân ly trong dung dịch như
[Pt(NH3)2Cl2] ...
- Những ion không tham gia vào cầu nội, ở khá xa nguyên tử trung tâm và liên kết kém bền vững với nguyên tử trung tâm (có vai trị làm trung hồ điện tích với ion phức), hợp thành cầu ngoại của phức.
Ví dụ: [Co(NH3)6]Cl3
cầu nội cầu ngoại
2.1.6. Sự phối trí - Số phối trí - Dung lượng phối trí
* Sự sắp xếp các phối tử xung quanh ion trung tâm gọi là sự phối trí. * Số phối trí là tổng số liên kết mà phối tử liên kết trực tiếp với nguyên tử trung tâm.
Mức oxi hố của ion trung tâm hoặc những ơ lượng tử hố trị cịn trống sẽ quyết định số phối trí.
Ví dụ: Mức oxi hố M+n: +1 +2 +3 +4
Số phối trí đặc trưng: 2 4 (6) 6 (4) 8
(số phối trí trong ngoặc đơn ít gặp)
+ Số phối trí 2: đặc trưng với Ag+, Cu+ ...
+ Số phối trí 4: đặc trưng với Cu2+, Zn2+, Pd2+, Pt2+ ... + Số phối trí 6: đặc trưng với Pt4+, Cr3+, Co3+, Fe3+ ...
Những số phối trí vừa nêu ứng với sự bão hồ cực đại cầu phối trí. Nhưng
trong dung dịch khơng phải bao giờ cũng đủ điều kiện cho sự bão hoà phối trí,
khi đó số phối trí nhỏ hơn.
Một cách tổng quát, số phối trí phụ thuộc vào: điện tích ion trung tâm, bản chất phối tử, trạng thái tập hợp, nồng độ phối tử, điều kiện nhiệt động.
Ví dụ: Với 1 ion trung tâm Cu2+
và phối tử H2O thì ion Cu2+ có số phối trí
là 4 ([Cu(H2O)4]SO4) nhưng với phối tử etylenđiamin (En:H2N-(CH2)2-NH2) thì
Cu2+ lại có số phối trí là 6 ([Cu(En)3]2+). Vì phân tử “En” chiếm 2 vị trí phối trí
nhờ 2 đơi điện tử hố trị chưa chia xẻ trên nitơ.
* Dung lượng phối trí: là số liên kết mà một phối tử liên kết với ion trung tâm.
5.1.7. Phối tử đơn càng - đa càng
Dựa vào số ngun tử mà phối tử có thể phối trí quanh nguyên tử trung tâm, người ta chia phối tử ra làm 2 loại là phối tử đơn càng (một càng) và phối tử đa càng (nhiều càng).
- Phối tử đơn càng: là phối tử chỉ có khả năng tạo ra một liên kết với ion trung tâm như H2O, NH3, Cl-, NO2- ...
- Phối tử đa càng: là những phối tử tạo được 2 hay nhiều liên kết với ion trung tâm như C2O42-, En ...
Ví dụ: H3N NH3 2+
Cu NH3: phối tử đơn càng H3N NH3
H2C - H2N NH2 - CH2 2+
Cu En: phối tử đa càng H2C - H2N NH2 - CH2
5.1.8. Phức vòng càng - Phức đa nhân
* Những hợp chất amin hay aminoaxit có mạch C ≥ 2 như En, H2N-
CH2-COOH ... dễ dàng cuốn mạch tạo vịng, rồi dùng điện tử hố trị trên nitơ,
oxi hoặc hoá trị tự do để liên kết với ion trung tâm, tạo nên phức vịng càng.
Ví dụ: O
O C
M ( liên kết nhờ hoá trị tự do trên oxi) O C
O