Phuc cacbonyl

PHÖÙC CACBONYL
PHỨC CACBONYL
Nhóm sinh viên thực hiện
Bùi Ngọc Sơn
Lê Mai Thủy
Nguyễn Thị Cúc
Nguyễn Thị Thu Hiền
Phạm Thị Năm
Phạm Thị Minh Thảo
Tưởng Hồng Nhung
Nguyễn Thị Hồng Hạnh
Phạm Thị Duyên
Nguyễn Thị Kim Tuyết
Đỗ Thị Lê
Tổng quan
1.Định nghĩa
2.Phân loại phức chất
3.Điều chế
4.Tính chất vật lý
5.Bản chất liên kết
6.Một số ví dụ
7.Tính chất hóa học
8.Ứng dụng
1.Định nghĩa
Các kim loại chuyển tiếp có thể tạo với phân tử CO thành một loại hợp chất được gọi là Cacbonyl kim loại chuyển tiếp M(CO)n.
VD: Ni(CO)4, Fe(CO)5, Cr(CO)6, …
Hợp chất loại này được điều chế đầu tiên là Ni(CO)4 chất này được điều chế bằng cách dẫn khí CO đi qua Ni ở dạng phân tán..
Chức năng của phân tử CO trong phức cacbonyl kim loại
1. tạo cấu trúc thẳng với kim loại M – C – O;
2. đóng vai trò cầu nối xeton, liên kết với hai nguyên tử kim loại, ví dụ trong
Co2(CO)8, Mn2(CO)10, Fe2(CO)9....
3. đóng vai trò cầu nối liên kết ba nguyên tử kim loại, ví dụ trong Rh6(CO)12. Nhóm
CO cầu nối kiểu này thường ít gặp.
2.Phân loại phức chất
Sau khi nhà hóa học Pháp Mond tìm ra hợp chất Ni(CO)4 năm 1890, hóa học của các hợp chất cacbonyl kim loại phát triển mạnh mẽ. Người ta đã điều chế được nhiều cacbonyl bền của kim loại chuyển tiếp thuộc các nhóm V - VIII của hệ thống tuần hoàn và các dẫn xuất của chúng:
a) Các cacbonyl đơn nhân: Cr(CO)6, Fe(CO)5,Ni(CO)4,… Trong thành phần phân tử của chúng chỉ chứa một nguyên tử kim loại.
b) Các cacbonyl nhiều nhân: chứa hai hoặc nhiều hơn hai nguyên tử kim loại: Mn2(CO)10, Fe2(CO)9…
c) Các cacbonyl hỗn hợp: Trong thành phần phân tử của chúng ngoài các phân tử CO còn chứa các phối tử khác.
– Cacbonyl hiđrua: HMn(CO)5, HCo(CO)4, ...
– Cacbonyl halogenua: Mn(CO)5Cl, [Pt(CO)Cl2 ]2…
– Cacbonyl hỗn hợp khác: PtCO(PPh 3)3…
3.Di?u ch? ph?c ch?t
Có thể điều chế các cacbonyl kim loại bằng nhiều cách:
Kết hợp trực tiếp:xMe + yCO → Mex(CO)y
Tổng hợp ở áp suất cao:
Ví dụ dùng Cu trong các phản ứng:
2CoS + 8CO + 4Cu → [Co(CO)4]2 + 2Cu2S
hoặc:2CoI2 + 8CO + 4Cu → [Co(CO)4]2 + 4CuI
Đôi khi người ta điều chế các cacbonyl bằng phản ứng khử một cacbonyl khác dễ điều chế,
ví dụ


Bản thân CO là chất khử rất tốt, đôi khi nó vừa đóng vai trò chất khử, vừa đóng vai trò phối tử:
Sử dụng các phản ứng dị phân
Dựa vào các phản ứng oxi hóa khử
4.Tính chất vật lý
Đơn nhân:là chất kỵ nước dễ bay hơi,ít nhiều tan trong các chất lỏng không cực.
Phổ hấp thụ của đại đa số phức chất của nguyên tố d gây nên bởi sự chuyển dời e từ obitan d có năng lượng thấp đến obitan d có năng lượng cao (sự chuyển dời d-d).Và phức chất cacbonyl kim loại cũng vậy.Điều đó được nói rõ trong thuyết trường tinh thể:có sự tách mưc năng lượng d-d.
Sự tạo thành liên kết s M ← C do cặp electron tự do của nguyên tử C;
b) Sự tạo thành liên kết p M → C
(không đưa ra các obitan còn lại của phân tử CO)
* Do tạo thành 2 kiểu liên kết này mà các e của kim loại chuyển sang các obitan * của CO,làm cho phân tử CO có được điện tích âm và do đó tính bazơ của nó và khả năng cho của obitan  của nguyên tử C tăng lên.
* Đồng thời xảy ra sự chuyển các e của CO sang obitan  của kim loại, làm giảm điện tích âm của phối tử và làm tăng khả năng nhận ở các obitan  của nó.
Như vậy sự tạo thành liên kết  sẽ làm bền liên kết  và ngược lại,làm cho liên kết M-C trở nên bền.
6.Một số ví dụ:
Bản chất liên kết theo thuyết VB:sự tạo thành liên kết cho nhận giữa cặp e tự do của CO và opitan lai hóa trống của phối tử
Cấu trúc phân tử [Mn2(CO)10]
Cấu trúc của Fe(CO)5(hình a), Fe2(CO)9( hình b), Fe3(CO)12 (hình c)
Theo thuyết trường tinh thể:
lk trong phức chất được hình thành do tương tác tĩnh điện giữa ion trung tâm và phối tử.chỉ chú ý đến ion trung tâm,phối tử coi như những diện tích điểm
VD: Ti(CO)42+
T2g
Eg
lớn
*
(n-1)d
ns
np
E
[Co(CO)6]3+
Co3+
CO
d
dlk
d*
*
Giản đồ năng lượng các MO của phức chất với phối tử CO
d
Trong phân tử CO có opitan Π* trống nên có sự tạo thành liên kết cho ngược Πd(M) đến Π* trống của CO
E
Tính chất hoá học
Phản ứng của phức Cacbonyl
Phản ứng thế nhóm CO
Fe(CO)5 + (C6H5)3P ? (C6H5)3PFe(CO)4 + CO phản ứng thế có thể xảy ra khi hoạt hoá bằng nhiệt (hv)
Cr(CO)6 ? CO + Cr(CO)5 + L ? Cr(CO)5L
Phản ứng tạo thành các anion cacbonylat:
Fe(CO)5 + 3NaOH ? Na[HFe(CO)4] + Na2CO3 + H2O
Phản ứng với dd kiềm hoặc bazơ Lewis:
Fe2(CO)9 + 4OH- ? [Fe2(CO)8]2- + CO32- + 2H2O
3Ni(CO)4 + 3Phen ? [Ni(Phen)3]2+[Ni(CO)6]2- + 6CO
Phản ứng tạo hợp chất có liên kết kim loại-kim loại
Co(CO)4- + BrMn(CO)5 ? (OC)4CoMn(CO)5 + Br-



Phản ứng của nhóm Cacbonyl
*Phản ứng tạo Cacbonyl hidrua:
Mn2(CO)10 + H2 ? 2HMn(CO)5 (200atm,2000C)
-các Cacbonyl hidrua kết hợp với các phân tử thuốc thử
C5H5Mo(CO)3H + CCl4 ? CHCl3 + C5H5Mo(CO)3Cl
-các Cacbonyl hidrua có khả năng kết hợp vào liên kết bội tạo ra các hợp chất chứa liên kết ? kim loại-cacbon
HMn(CO)5+F3C-C ? C-CF3 ? F3C-CH=C-CF3Mn(CO)5
ứng dụng
Nhiều hợp chất Cacbonyl có ý nghĩa quan trọng trong công nghệ và trong các phản ứng xúc tác. Fe(CO)5 và Ni(CO)4 là những chất lỏng rất độc ,hơi của chúng có thể tạo với không khí một hỗn hợp nổ, Ni(CO)4 dễ phân hủy cho Ni nguyên chất Ni + 4CO (50°C) → Ni(CO)4 (230°C) → Ni + 4CO