Cấu tạo phức chất

ĐẠI HỌC QUẢNG BÌNH
KHOA: KHOA HỌC TỰ NHIÊN

LỚP: ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÓA K55
HÓA HỌC PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG
GVHD: NGUYỄN THỊ MINH LỢI
CHÀO MỪNG CÁC BẠN ĐẾN VỚI BÀI THUYẾT TRÌNH CỦA NHÓM 2 !
Nhóm thực hiện:
Hồ Ngọc Quỳnh Phương
Nguyễn Việt Hoàng
Lê Thị Loan
Thái Thị Huệ
Ngô Đình Cảnh
Phan Mạnh Hùng
Lê Thị Mai
CHƯƠNG II
CẤU TẠO CỦA PHỨC CHẤT
1
Tính chất của phức chất được quyết định bởi 2 yếu tố
2
Dạng hình học của phức chất
Phức chất là hợp chất tạo thành giữa ion hay nguyên tử kim loại M với các phối tử A là các phân tử hay ion khác.
Ví dụ: [AgCl2]-, [Ag(NH3)2]+, [Co(NH3)6]3+ ...

- Hầu hết các ion kim loại trong nước tồn tại ở dạng phức hydrat: [M(H2On]x+ với n thường bằng 6.

Tổng quát về phức chất
Hiện tượng xảy ra khi cho từ từ dung dịch NH3 vào dung dịch CuCl2
Hiện tượng xảy ra khi cho thuốc thử K4[Fe(CN)6] vào dung dịch FeCl3
Trong hóa học phân tích
Phức chất đóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển các phương pháp phân tích định tính và định lượng.
- Trong phân tích định tính: thuốc thử tạo với các ion kim loại các phức chất có màu đặc trưng, thường được dùng để nhận biết ion kim loại.
VD: Thuốc thử Na3[Co(NO2)6] kết hợp với M+ (K+, Cs+, Ag+, Tl+, NH4+) cho phức rắn có màu:
2M+ + Na3[Co(NO2)6]  M2Na[Co(NO2)6]↓ + 2Na+

Vai trò của phức chất
- Những phức chất tan có màu đậm thường được dùng trong phương pháp so màu để xác định nồng độ ion kim loại.
Ví dụ:
+ Để xác định nồng độ Cu2+ người ta tạo phức với NH3 tạo thành dung dịch [Cu(NH3)4]2+ có màu xanh đặc trưng:
Cu2+ + 4NH3  [Cu(NH3)4]2+
- Trong phân tích định lượng, sử dụng EDTA (Na2H2Y) tạo phức bền với các cation kim loại.
- Trong phân tích thể tích, dùng sự tạo phức để che các ion lạ (ví dụ: để xác định Cu2+ khi có mặt Fe3+ người ta dùng F- để che Fe3+) hoặc dùng làm thuốc thử để chuẩn độ các ion kim loại, hoặc làm chất chỉ thị của các phản ứng oxi hoá khử.
Trong điều chế kim loại
Phức chất được dùng trong việc điều chế các kim loại tinh khiết, tách riêng các nguyên tố hiếm, các kim loại quý, đặc biệt là họ platin, các nguyên tố sau uranium.
Ví dụ: để tách Au ra khỏi quặng người ta thường cho Au tạo phức với CN- trong môi trường kiềm khi có mặt oxy:
4Au+O2 +8NaCN+ 2H2O4Na[Au(CN)4] + 2NaOH
Phản ứng được sử dụng để tách Au ra khỏi quặng có hàm lượng vàng thấp và không thể tách bằng phương pháp trọng lực.
Trong đời sống sinh vật
Phức chất có ý nghĩa rất to lớn trong hoạt động sống của sinh vật. Có 24 nguyên tố cần thiết cho đời sống sinh vật, trong đó có 7 nguyên tố quan trọng nhất (Fe, Zn, Co, Cu, Mn, Cr, V)
Ví dụ:
Fe: Hemoglobin;
Mg: chlorophyll;
Co: Vitamin B
Trong dược phẩm
- Vitamin B12:
- Thuốc chống ung thư cisplatin
Cisplatin là hợp chất của platin gồm 1 nguyên tử platin nối với 2 nguyên tử clo và 2 phân tử amoniac ở vị trí cis, có tác dụng độc với tế bào, chống u và thuộc loại các chất alkyl hóa.
- Thuốc chống viêm khớp Auranofin
Auranofin là phức của vàng với các phosphin được sử dụng như thuốc chống thấp khớp, dùng điều trị bệnh viêm khớp dạng thấp.
- Sự sắp xếp không gian các nhóm phối trí quanh ion kim loại (cấu tạo của phức chất).
- Tính chất của liên kết hóa học giữa các nhóm phối trí riêng biệt với ion kim loại (độ dài, độ bền của liên kết, mức độ ion hoặc cộng hóa trị của nó)
1
Tính chất của phức chất được quyết định bởi 2 yếu tố
Thuyết phức chất
Thuyết VB
Thuyết Trường tinh thể
Thuyết Trường phối tử
WERNER – Tác giả của thuyết phối trí: Để suy luận về cấu trúc không gian:
Dựa trên việc so sánh số lượng đồng phân mà thực nghiệm có thể thu nhận được của hợp chất đó khi thực hiện các phản ứng thế phối tử, với số lượng đồng phân có được theo lý thuyết dựa trên mô hình hình học có tính đối xứng nhất định.
Werner đã đưa ra được cấu trúc không gian của nhiều phức chất của dãy Pt(II), Pt(IV), Co(III)...
Cấu trúc của các phức chất kim loại chuyển tiếp d có thể dược nguyên cứu theo nhiều cách:
Phương pháp nhiễu xạ tia X (dạng hình học, độ dài liên kết, khoảng cách và gốc giữa các liên kết...)
Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (nguyên cứu các phức chất có thời gian tồn tại dài hơn micro giây)
Phương pháp phổ dao động và phổ electron (thời gian tồn tại ngắn với những va chạm khuếch tán trong dung dịch)
Các phức chất của kim loại có cấu trúc rất đa dạng:
Phức chất có số phối trí 2
Phức chất có số phối trí 3
Phức chất có số phối trí 4
Phức chất có số phối trí 5
Phức chất có số phối trí 6
Phức chất có số phối trí lớn hơn 6
Sự phối trí 7
Sự phối trí 8
Sự phối trí 9

2
Dạng hình học của các phức chất
Phức chất có số phối trí 2

Thường gặp ở các kim loại Ag(I), Au(I), Cu(I), Hg(II).
Phân bố: dạng đường thẳng giữa kim loại và 2 phối tử.
VD: [ClCuCl]- , [ClAuCl]- , [H3NAgNH3]+ , [NCHgCN].
Các nguyên tử kim loại nằm trong các cation dạng thẳng cũng có s.p.t 2
VD: [UO2]2+, [UO2]+, [MoO2]2+...

Phức chất có số phối trí 3
Phân bố: dạng tam
giác giữa kim loại
và 3 phối tử.
[Co(en)3]3+
Phức chất có số phối trí 4
Có 2 cấu hình hình học:
Cấu hình tứ diện
Cấu hình vuông phẳng
Có 2 cấu hình hình học:
Cấu hình tứ diện
Cấu hình vuông phẳng
Cấu hình tứ diện:
- Thường thuận lợi hơn nếu nguyên từ trung tâm có kích thước lớn (Cl-, Br-, I-, CN-).
- Đặc trưng cho:
+ Các nguyên tố s và p không có các cặp electron tự do [BeF4]2-, [BF4]-, [BBr4]-, [ZnCl4]2-, [Zn(CN)4]2-, [Cd(CN)4+]2-...
+ Oxoanion của những kim loại ở trạng thái oxi hóa cao
+ Phức chất halogenua của các ion M2+ thuộc dãy d thứ nhất. [FeCl4]-, [CoCl4]2-, [CoI4]2-, [Co(NCS)4]2-....
Ví dụ: Xét sự hình thành và cấu trúc hình học của phức [Zn(NH3)4]2+
Cấu hình e của Zn (Z = 30):
Zn (Z = 30) : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2
Cấu hình e của Zn2+:
Zn – 2e → Zn2+: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10
SPT = 4  sử dụng 4 AO hoá trị trống  Lai hoá sp3  tứ diện



Cấu hình vuông phẳng
- Đặc trưng cho các kim loại Pt(II), Pd(II), Au(III)... Thường gặp cho các kim loại Ni(II) và Cu(II).
- Phức chất này có rất nhiều và tồn tại dưới dạng đồng phân hình học
Ví dụ: Xét sự hình thành và cấu trúc hình học của phức [Pt(NH3)4]2+.
Cấu hình e của Pt (Z = 78):
Pt : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d8 6s2
Pt2+: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d8
SPT = 4  ion trung tâm sử dụng 4 AO hoá trị tham gia liên kết  Lai hoá dsp2  vuông phẳng
Phức chất có số phối trí 5
Tương đối ít gặp.
2 dạng hình học thường gặp
Lưỡng chóp tam phương
Hình chóp đáy vuông





[Co(CN)5]3-, [MnCl5]2- Fe(CO)5
Hai cấu hình hình học nêu trên có thể chuyển hóa lẫn nhau:
Phức chất có số phối trí 6
Thường gặp và chủ yếu chỉ ở 1 dạng hình học: hình bát diện.
VD: [Co(NH3)]3+, [Fe(CN)6]4-...
Đối với cấu hình d9 sự lệch đáng
kể cấu hình bát diện đều vẫn xảy ra
(hiệu ứng Ian-Telơ), có 2 kiểu
Kiểu lệch tam phương
Kiểu lệch tứ phương
Kiểu lệch tam phương: Bát diện bị kéo dài ra hay bị nén lại theo 1 trong số các trục bậc 3.
Kiểu lệch tứ phương: Bát diện bị kéo dài ra hay bị nén lại theo 1 trong số các trục bậc 4.
Kiểu tứ phương (kéo dài) khi đến giới hạn  mất hoàn toàn 2 phối tử trans  phức chất vuông phẳng
Hiện tượng đồng
phân hình học
thường xảy ra với
phức chất có s.p.t 6
Ví dụ: Xét sự hình thành và cấu trúc hình học của phức [PtCl6]2- .
Pt (Z = 78) :
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d8
Pt – 4e → Pt4+:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 4f14 5d6


SPT = 6  ion trung tâm sử dụng 6 AO hoá trị tham gia liên kết  Lai hoá sp3d2  bát diện
Phức chất có số phối trí lớn hơn 7
Sự phối trí 7:
- Thường gặp đối với các kim loại d nặng hơn (U, Zn, Hf, Re...) và ở các số oxi hóa cao.
- Các dạng giới hạn:
+ Lưỡng chóp ngũ phương
+ Lưỡng chóp tam phương
VD: [ZnF7]3-, [UF7]3-...
Sự phối trí 8
- dạng hình lập phương
VD: [U(NCS)8]4-, Na[PaF8].





- dạng lưỡng chóp lục phương
VD: Cs2[NpO2(CH3COO)3]
Sự phối trí 9 (hiếm)
- Thường gặp trong cấu trúc của các nguyên tố f do các ion tương đối lớn và chúng có thể kết hợp với 1 số lớn phối tử
VD: [Nd(OH2)9]3+, [ReH9]2-...
- Được xếp theo hình lăng
trụ tam phương với 3 nguyên
tử phụ đi từ tâm ra ngoài với
3 mặt phẳng đứng

(ở cation dạng cầu có kích thước lớn: kim loại kiềm và kiềm thổ nặng nhất)
Cảm ơn các bạn đã chú lắng nghe!