TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC HUẾ
KHOA HÓA HỌC
BỘ MÔN HÓA VÔ CƠ
----------

TIỂU LUẬN HỌC PHẦN
HÓA PHỨC CHẤT
Đề tài:

Ứng dụng của phức chất trong
hóa học phân tích

Giảng viên phụ trách:

Sinh viên thực hiện:

PGS. TS. TRẦN NGỌC TUYỀN

NGUYỄN HẢI DINH
Lớp: Hóa K37

Huế  11/2015


Ứng dụng của phức chất trong hóa phân tích

MỤC LỤC
MỤC LỤC ........................................................................................................................... 1
LỜI MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 2
Phần 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHỨC CHẤT ........................................................... 3
1.1. Khái niệm về phức chất ............................................................................................. 3

1.1.1. Phức chất ............................................................................................................. 3
1.1.2. Cấu tạo của phức chất .......................................................................................... 3
1.2. Phân loại phức chất ................................................................................................... 5
1.2.1. Dựa vào các hợp chất: ......................................................................................... 5
1.2.2. Dựa vào dấu điện tích của ion phức: .................................................................... 5
1.2.3. Dựa theo bản chất phối tử: ................................................................................... 6
1.2.4. Dựa theo cấu trúc của cầu nội phức ..................................................................... 6
1.3. Vai trò của phức chất................................................................................................. 6
1.4. Tính chất của phức chất ............................................................................................ 7
1.4.1. Sự phân ly của phức trong dung dịch nước ........................................................... 7
1.4.2. Tính oxy hóa – khử của phức chất ........................................................................ 8
1.4.3. Tính acid – base của phức .................................................................................... 8
Phần 2. ỨNG DỤNG CỦA PHỨC CHẤT TRONG HÓA HỌC PHÂN TÍCH ................ 8
2.1. Ứng dụng của phức chất trong phân tích định tính .................................................. 8
2.1.1. Nhận biết ion kim loại .......................................................................................... 8
2.1.2. Nhận biết phối tử và liên kết của phối tử với ion trung tâm trong phức chất ....... 11
2.1.3. Dựa vào màu sắc để xác định nồng độ kim loại .................................................. 12
2.2. Ứng dụng của phức chất trong phân tích định lượng. ............................................ 13
2.2.1. Phương pháp chuẩn độ tạo phức – phương pháp chuẩn độ Complexon. ............. 13
2.2.2. Làm giàu cấu tử trong dung dịch từ đó tách riêng kim loại ra khỏi hỗn hợp ....... 14
2.2.3. Che các ion cản trở ............................................................................................ 15
2.2.4. Hòa tan các kết tủa khó tan, tách các ion............................................................ 15
2.2.5. Ứng dụng sự tạo phức trong phương pháp trắc quang xác định nồng độ kim loại16
2.2.6. Ứng dụng của phức chất trong sắc ký ................................................................. 16
KẾT LUẬN ....................................................................................................................... 18
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................. 18
Nguyễn Hải Dinh – Hóa K37

Page 1



Ứng dụng của phức chất trong hóa phân tích

LỜI MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây hóa học phức chất phát triển một cách mạnh mẽ không
những trong nghiên cứu hàn lâm mà cả trong nghiên cứu ứng vào công nghiệp. Trong công
nghiệp hóa học nói riêng, xúc tác phức chất đã làm thay đổi cơ bản quy trình sản xuất nhiều
hóa chất cơ bản, nhiều vật liệu,….
Trong dung dịch, các ion kim loại tồn tại chủ yếu dưới dạng phức chất. Các phức chất
có độ bền khác nhau tùy thuộc vào bản chất của các ion kim loại và phối tử. Do sự tạo thành
phức chất bền mà một số tính chất của ion kim loại (tính acid – base, oxy hóa – khử, khả
năng tạo hợp chất ít tan,…) bị thay đổi.
Cùng với sự phát triển của khoa học nói chung và hóa học nói riêng, phức chất đóng góp
to lớn và quan trọng cho nhiều ngành khoa học và kỹ thuật. Phức chất có vai trò rất to lớn
trong công nghiệp hóa chất, trong đời sống sinh vật, trong y tế, dược phẩm.... Đặc biệt, trong
lĩnh vực hóa phân tích phức chất có nhiều ứng dụng to lớn, góp phần phát triển các phương
pháp phân tích định tính và định lượng. Đồng thời nhờ quá trình tạo phức của các cation kim
loại với các phối tử mà con người có thể xác định cũng như điều chế được các kim loại khá
trơ về hóa học đồng thời xác định được nồng độ của cation trong dung dịch bằng nhiều
phương pháp khác nhau.
Phức chất có ứng dụng rất to lớn, tuy nhiên trong bài tiểu luận chỉ trình bày sơ lược về:
“Ứng dụng của phức chất trong hóa học phân tích”.

Nguyễn Hải Dinh – Hóa K37

Page 2


Ứng dụng của phức chất trong hóa phân tích

Phần 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHỨC CHẤT

1.1. Khái niệm về phức chất
1.1.1. Phức chất
Theo A. Werner: phức chất là hợp chất phân tử nào bền trong dung dịch nước, không
phân hủy hoặc chỉ phân hủy rất ít ra các hợp phần tạo thành hợp chất đó.
Theo A. Grinbe: phức chất là những hợp chất phân tử xác định, khi kết hợp các hợp phần
của chúng lại thì tạo thành các ion phức tạp tích điện dương hay âm, có khả năng tồn tại ở
dạng tinh thể cũng như ở trong dung dịch. Trong trường hợp riêng, điện tích của ion phức tạp
có thể bằng 0.
Theo K. B. Iaximirxki: phức chất là những hợp chất tạo được các nhóm riêng biệt từ các
nguyên tử, ion hay phân tử với những đặc trưng:
-

Có mặt sự phối trí.

-

Không phân ly hoàn toàn trong dung dịch.

-

Có thành phần phức tạp, số phối trí và số hóa trị không trùng nhau.

Tổng quát: Công thức chung của phức chất là: [MLn]
Ví dụ: [Ag(NH3)2]+, [CuCl4]2-, [Fe(CO)5], [Al(H2O)6]3+ …
1.1.2. Cấu tạo của phức chất
Công thức chung của phức chất: [MLn]
M: ion trung tâm
L: phối tử

n: số phối trí
Ví dụ:
cầu nội

cầu ngoại

[Cu(NH3)4]2SO4
ion trung tâm phối tử

số phối trí

1.1.2.1. Ion trung tâm và phối tử
- Ion hay nguyên tử kim loại M được gọi là ion trung tâm. M là axit Lewis vì có các
orbital hóa trị đang còn trống, có thể nhận các cặp electron của các phân tử hay ion khác.
- Phối tử L là bazơ Lewis. L có các cặp electron tự do để cho M. Ví dụ: Cl-, CN-, H2O,
NH3…
Nguyễn Hải Dinh – Hóa K37

Page 3


Ứng dụng của phức chất trong hóa phân tích
1.1.2.2. Cầu nội, cầu ngoại
- Dấu móc vuông [ ] được dùng để chỉ các nguyên tử liên kết với nhau bằng liên kết
cộng hóa trị, các nguyên tử đó được gọi chung là cầu phối trí, cầu nội hay ion phức.
- Nếu cầu nội mang điện thì cần kết hợp thêm các ion trái dấu để tạo hợp chất trung hòa
điện, các ion đó được gọi là cầu ngoại.
Ví dụ: [Ag(NH3)2]Cl, Na[AgCl2]
Như vậy nếu cầu nội không mang điện thì không có cầu ngoại. Vì vậy, từ phức chất
thường dùng để chỉ cầu nội.

1.1.2.3. Số phối trí
Số phối trí của M là số liên kết mà ion trung tâm M tạo được với các phối tử.
Số phối trí quan hệ mật thiết với cấu trúc hình học của phức chất (Bảng 1.1)

1.1.2.4. Dung lượng phối trí của phối tử
Dung lượng phối trí của một phối tử: là số vị trí phối trí mà nó chiếm được trong cầu nội.
+ Các phối tử liên kết trực tiếp với ion trung tâm bằng một liên kết thì có dung lượng phối
trí 1.
Ví dụ: gốc axit hóa trị 1 (Cl-, CN-,…), các phân tử trung hòa như NH3, CH3NH2, H2O,…
+ Phối tử liên kết với ion trung tâm qua 2 hay một số liên kết, thì phối tử đó chiếm chiếm
hai hay nhiều vị trí phối trí gọi là phối trí hai, ba hay đa phối trí.
Ví dụ: SO42-, C2O42-, NH2-CH2-CH2-NH2,… có dung lượng phối trí là 2
CH2NH2-CHNH2-CH2NH2

có dung lượng phối trí là 3

1.1.2.5. Phối tử
Phối tử chia ra thành 2 loại:

Nguyễn Hải Dinh – Hóa K37

Page 4


Ứng dụng của phức chất trong hóa phân tích
- Phối tử đơn răng: là phối tử chỉ cho M một cặp electron tự do, mặc dù nó có thể có
nhiều cặp electron tự do.
Ví dụ:

- Phối tử đa răng: là phối tử có thể cho M từ 2 cặp electron trở lên

Ví dụ:
+ Phối tử 2 răng: etylendiamin (en) NH2-CH2-CH2-NH2, carbonat, oxalat,…
+ Phối tử 6 răng: etylendiamintetraaxetat EDTA4-

EDTA
Cấu tạo một số phức chất:

[Co(en)3]3+

[Co(NH3)3Cl3]

[CoCl(en)2NO]2+

1.2. Phân loại phức chất
Có nhiều cách khác nhau để phân loại các phức chất:
1.2.1. Dựa vào các hợp chất:
+ Phức axit: H2[SiF6], H[AuCl4], H2[PtCl6],…
+ Phức base: [Ag(NH3)2]OH, [Co(en)3](OH)2,…
+ Phức muối: K2[HgI4], [PtCl6]SO4, [Cu(H2O)4]Cl2,…
1.2.2. Dựa vào dấu điện tích của ion phức:
+ Phức chất cation: [Co(NH3)6]Cl3, [Zn(H2O)6]Cl3,…
+ Phức chất anion: H2[PtCl6], K4[Fe(CN)6],…
+ Phức chất trung hòa: [Pt(NH3)2SO4], [Fe(CO)5], [Co(NH3)3Cl3],…
Nguyễn Hải Dinh – Hóa K37

Page 5


Ứng dụng của phức chất trong hóa phân tích
1.2.3. Dựa theo bản chất phối tử:

+ Phức chất aquơ, phối tử là H2O: [Co(H2O)6]SO4, [Cu(H2O)4]Cl2,…
+ Phức chất amoniacat, phối tử là NH3: [Ag(NH3)2]Cl, [Cu(NH3)4](OH)2,…
+ Phức chất axit, phối tử là gốc của các axit khác nhau: K2[MnCl4], [Co(CN)3]Cl3,…
+ Phức chất hydroxo, phối tử là OH-: K3[Al(OH)3], Na[Al(OH)4],…
+ Phức chất hidrua, phối tử là H-: Li[AlH4],…
+ Phức chất cơ kim, phối tử là các gốc hữu cơ: Na[Zn(C2H5)3], Li3[Zn(C6H5)3],…
+ Phức chất , phối tử là các phân tử chưa bão hòa như C2H4,C2H2, C3H6, stiren, rượu
allylic, … Ví dụ: Na[PtCl3(C2H4)3].2H2O, [Cr(C6H9)3],…Trong các phức chất này, các phối
tử liên kết với nguyên tử kim loại trung tâm nhờ các electron  của các phân tử chưa bão hòa.
+ Dựa vào cấu trúc lớp vỏ electron, chia thành 2 loại:
Phối tử có một hay nhiều hơn một cặp electron: phối tử không có orbital trống,
phối tử có orbital trống hoặc các orbital có thể tạo các liên kết p, phối tử có electron p có
thể điền vào các orbital trống của kim loại…
Phối tử không có cặp electron tự do, nhưng có những electron có khả năng tạo các
liên kết p.
1.2.4. Dựa theo cấu trúc của cầu nội phức
- Dựa theo số nhân tạo thành phức chất: phức đơn nhân, phức đa nhân.
- Dựa theo sự có hay không có các vòng trong thành phần của phức chất người ta phân
biệt phức chất đơn giản (phối tử chiếm một chỗ phối trí) và phức chất vòng.
- Hợp chất quá phức (siêu phức): trong các hợp chất này số các phối tử vượt quá số phối
tử của chất tạo phức.
- Poliaxit đồng thể và dị thể: Poliaxit là những phức chất oxo nhiều nhân chứa cầu nối
oxi.
1.3. Vai trò của phức chất
- Trong hóa học phân tích: Phức chất đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các
phương pháp phân tích định tính và định lượng.
- Trong điều chế kim loại: Dùng để 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…
- Trong công nghiệp:
Phức chất được dùng làm chất xúc tác và là các sản phẩm trung gian trong tổng hợp

hữu cơ.

Nguyễn Hải Dinh – Hóa K37

Page 6


Ứng dụng của phức chất trong hóa phân tích
Phức chất cũng được dùng để loại trừ độ cứng của nước, dùng trong mạ điện, trong
công nghệ nhuộm và thuộc da…
- Trong đời sống sinh vật: Phức chất có ý nghĩa 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 là
(Fe, Zn, Co, Cu, Mn, Cr, V) hoạt động dựa trên cơ sở tạo chelat.
Ví dụ

Fe: Hemoglobin;
Mg: chlorophyll;
Co: Vitamin B

- Trong dược phẩm:
+ Insulin: thuốc chữa bệnh đái đường, là dẫn xuất phức của kẽm.
+ Vitamin B12: là hợp chất hữu cơ với Cobalt là nguyên tử trung tâm

+ Thuốc chống ung thư cisplatin
+ Thuốc chống viêm khớp Auranofin
Ngoài ra, phức chất còn đóng vai trò to lớn đối với hóa học lý thuyết như góp phần cung
cấp thêm các hiểu biết về trạng thái của của các ion trung tâm trong dung dịch, hay phát triển
lý thuyết tĩnh điện acid – base.
1.4. Tính chất của phức chất
1.4.1. Sự phân ly của phức trong dung dịch nước

Trong dung dịch nước , phức chất cũng phân ly thành ion cầu nội và cầu ngoại tương tự
như hợp chất đơn giản phân ly thành cation và anion.
Sự phân ly của phức tạo ion phức là sự phân ly sơ cấp. Tiếp theo đó, ion phức tiếp tục
phân ly thành ion trung tâm và phối tử (phân ly thứ cấp). Sự phân ly thứ cấp phụ thuộc vào
độ bền của phức chất.
Tuy nhiên, đại đa số các ion phức là chất điện ly kém, quá trình phân ly chủ yếu dịch về
phía trái (phía của quá trình tạo phức).
Nguyễn Hải Dinh – Hóa K37

Page 7


Ứng dụng của phức chất trong hóa phân tích
1.4.2. Tính oxy hóa – khử của phức chất
Trong phản ứng oxy hóa – khử luôn có hai cặp oxy hóa – khử liên hợp và phản ứng xảy
ra theo chiều cặp oxy hóa nào có thế khử cao thì dạng oxy hóa của nó bị khử trước.
Quy luật này vẫn đúng với phức chỉ khác ion trung tâm bị phối tử bao vây nên khó tham
gia phản ứng hơn.
1.4.3. Tính acid – base của phức
Tùy theo bản chất của phối tử mà phức chất thể hiện tính acid hay base khi ở trong nước.

Phần 2. ỨNG DỤNG CỦA PHỨC CHẤT TRONG HÓA HỌC PHÂN TÍCH
2.1. Ứng dụng của phức chất trong phân tích định tính
2.1.1. Nhận biết ion kim loại
Trong phân tích định tính thuốc thử tạo với các ion kim loại của phức chất có màu đặc
trưng thường được dùng để nhận biết ion kim loại.
2.1.1.1. Thuốc thử Na3[Co(NO2)6]: khi kết hợp với ion kim loại hóa trị 1 như K+, Cs+,
Ag+, Tl+, NH4+ cho phức rắn có màu đặc trưng.
2M+ + Na3[Co(NO2)6] → M2Na[Co(NO2)6]↓ + 2Na+
Ví dụ:

Dùng Na3[Co(NO2)6] phản ứng với KCl ở pH = 4÷5 cho kết tủa màu vàng
2KCl + Na3[Cо(NO2)6] → K2Na[Cо(NO2)6]↓vàng + 2NaCl
2.1.1.2. Nhận biết ion Na+: dùng một số thuốc thử
- Sử dụng Zn[(UO2)3(CH3COO)8] trong dung dịch axit trung tính hoặc yếu cho kết tủa
tinh thể màu xanh lá cây, màu vàng trong đó có phát huỳnh quang màu vàng rực rỡ:
NaCl + Zn[(UO2)3(CH3COO)8] + CH3COOH + 9H2O →
NaZn[(UO2)3(CH3COO)9]·9H2O↓

+ HCl

- Sử dụng K[Sb(OH)6] trong môi trường trung tính sản phẩm cho kết tủa ở dạng tinh thể
màu trắng
NaCl + K[Sb(OH)6] → Na[Sb(OH)6]↓ + KCl
2.1.1.3. Nhận biết ion NH4+:
- Dùng thuốc thử Nestler trong môi trường kiềm tạo phức với NH4+ có màu vàng đặc
trưng:
Nguyễn Hải Dinh – Hóa K37

Page 8


Ứng dụng của phức chất trong hóa phân tích

- Dùng thuốc thử Na3[Co(NO2)6] tạo phức với NH4+ cho phức rắn màu vàng
2NH4Cl + Na3[Cо(NO2)6] → (NH4)2Na[Cо(NO2)6]↓ + 2NaCl
2.1.1.4. Nhận biết Fe2+: Dùng thuốc thử K3[Fe(CN)6] trong môi trường axit tạo phức
với Fe2+ có màu xanh Tuabin
3Fe2+ + 2K3[Fe(CN)6] → Fe3[Fe(CN)6]2 + 6K+
Dùng thuốc thử 2,2 – dipyridin trong môi trường acid tạo phức với Fe2+ có màu đỏ thẩm


2.1.1.5. Nhận biết ion Fe3+:
- Dùng thuốc thử K4[Fe(CN)6] trong môi trường axit tạo phức với Fe2+ có màu xanh
4Fe3+ + 3K4[Fe(CN)6] → Fe4[Fe(CN)6]3 + 12K+

Berlin

- Dùng thuốc thử KSCN: phức tạo thành có màu đỏ máu
KSCN + Fe3+ → [Fe(SCN)]2+ + K+
2.1.1.6. Nhận biết ion Co2+:
- Dùng thuốc thử NH4SCN phản ứng với Co2+ tạo phức xanh đậm
Co2+ + 4NH4SCN → (NH4)2[Co(SCN)4] + 2NH4+
- Dùng thuốc thử (NH4)2[Hg(SCN)4] phản ứng với Co2+ tạo phức màu xanh
Co2+ + 2(NH4)2[Hg(SCN)4] → Co[Hg(SCN)4]↓ + 4NH4+
2.1.1.7. Nhận biết ion Zn2+:
- Dùng thuốc thử (NH4)2[Hg(SCN)4] phản ứng với Zn2+ tạo phức ở dạng tinh thể màu
trắng

Zn2+ + (NH4)2[Hg(SCN)4] → Zn[Hg(SCN)4] ↓ + 2NH4+

- Dùng thuốc thử K4[Fe(CN)6] phản ứng với Zn2+ tạo phức có màu trắng
3Zn2+ + 2K4[Fe(CN)6] →

K2Zn3[Fe(CN)6]2 + 6K+
phản ứng với Zn2+ tạo phức có màu đỏ bền hòa tan

- Dùng thuốc thử

trong các dung môi hữu cơ.
H


H
2

N

N
C

N

SH + Zn2+

N

Nguyễn Hải Dinh – Hóa K37

N

H
N

N
C

N

N

S


Zn

S

N

C
N

+ 2H+

N

Page 9


Ứng dụng của phức chất trong hóa phân tích
2.1.1.8. Nhận biết ion Cd2+

- Dùng thuốc thử

trong môi trường pH  6,5 tạo phức màu đỏ.

- Dùng hỗn hợp thuốc thử NH4ClO trong NH3 tạo thành kết tủa trắng.
Cd(NO3)2 + 2NH4ClO4 + 4NH3 ⇌ Cd[(NH3)4](ClO4)2↓ + 2NH4NO3
2.1.1.9. Nhận biết ion Cu2+
- Dùng thuốc thử Kali hexacyanoferrate (ІІ) với muối đồng tạo kết tủa màu đỏ nâu, không
tan trong axit loãng:
2CuSO4 + K4[Fe(CN)6] = Сu2[Fe(CN)6]↓ + 2K2SO4
- Phản ứng với (NH4)2[Hg(SCN)4] tao kết tủa màu xanh.

Cu2+ + [Hg(SCN)4]2-

Cu[Hg(SCN)4]↓

2.1.1.10. Nhận biết ion Ni2+
- Cho Ni2+ vào dung dịch NH3 trong nước ban đầu tạo kết tủa xanh lá cây, sau đó kết tủa
hòa tan tạo phức có màu xanh chàm.
Ni(NO3)2 + NH3 + H2O → NiOHNO3↓ + NH4NO3
+ NiOHNO + NH NO + 5NH → [Ni(NH ) ](NO ) + H O
3
4
3
3
3 6
3 2
2
Ni(NO3)2 + 6NH3 → [Ni(NH3)6](NO3)2
- Diacetyl dioxime với các ion niken tạo thành hợp chất phức tạp màu đỏ.

2.1.1.11. Nhận biết ion Hg2+
- Diphenylcarbaside với muối thủy ngân (II) trong môi trường axit hình thành phức màu
xanh đậm hoặc tím.

- Hòa tan Hg2+ vào KI ban đầu tạo kết tủa nâu đỏ, sau đó kết tủa bị hòa tan tạo phức
không màu.
Nguyễn Hải Dinh – Hóa K37

Page 10



Ứng dụng của phức chất trong hóa phân tích
Hg2+ + 2KI → HgI2↓ + 2KCl
+

HgI2 + 2KI ⇌ K2[HgI4]
2+

Hg

+ 4KI ⇌ K2[HgI4] + 2H+

2.1.1.12. Nhận biết ion Hg22+
Phản ứng với K4[Fe(CN)6]
2Hg22+ + K4[Fe(CN)6]

Hg4[Fe(CN)6]↓

+ 4K+

3Hg22+ + 2K3[Fe(CN)6] → 2Hg3[Fe(CN)6]↓

+ 6K+

→

Phản ứng với K3[Fe(CN)6]
2.1.1.13. Nhận biết ion Pb2+

2.1.2. Nhận biết phối tử và liên kết của phối tử với ion trung tâm trong phức chất
Sự có mặt của những phối tử khác nhau liên kết với ion trung tâm sẽ dẫn đến sự di

chuyển electron trong ion trung tâm, nên có ảnh hưởng đến cường độ và sắc thái màu của
phức chất, đôi khi chuyển từ phức có màu sang phức không màu.
Chẳng hạn, với ion tạo phức là Cu2+, khi phối tự là H2O sẽ tạo thành phức [Cu(H2O)4]2+
màu xanh lam, phối tử là NH3 tạo thành [Cu(NH3)4]2+ màu xanh sẫm, phối tử là Cl- tạo thành
phức [CuCl4]2- màu nâu… Khi ta thay đổi phối tử là thay đổi màu sắc của phức chất.
Một số phối tử có thể tạo liên kết với ion kim loại bằng các nguyên tử khác nhau, những
phối tử này là nguyên nhân tạo nên đồng phân liên kết của phức.
Dựa vào sự thay đổi màu sắc của dung dịch người ta lợi dụng để nhận biết sự có mặt của
các phối tử có trong dung dịch. Vì mỗi phối tử khi tạo liên kết với trung tâm sẽ cho một màu
khác nhau, khi ta thay phối tử này bằng phối tử khác trong cùng một ion kim loại thì màu sắc
cũng thay đổi theo do đó nhận biết sự có mặt của các phối tử tồn tại trong dung dịch.
Ví dụ 1. Trong phức [Co(NH3)5NO2]2+, NO2- có thể tạo liên kết với M qua nguyên tử N
hay qua nguyên tử O.
- Khi nitrat tạo liên kết với Co3+ qua đầu N thì phối tử được gọi là "nitro":
[Co(NH3)5NO2]2+ nitro penta ammin coban (III) có màu vàng.
- Khi nitrat tạo liên kết với Co3+ qua đầu O thì phối tử được gọi là "nitrito":
[Co(NH3)5NO2]2+ nitrito penta ammin coban (III) có màu đỏ.

Nguyễn Hải Dinh – Hóa K37

Page 11


Ứng dụng của phức chất trong hóa phân tích

Ví dụ 2. Khi thay thế phối tử nước trong cầu nội bằng ion ở cầu ngoại thì màu sắc hợp
chất thay đổi theo.
[Cr(H2O)6]Cl3 có màu tím nhưng khi đun ở 60 0C thay thế 1 phân tử nước ở trong cầu nội
bằng một ion Cl- từ cầu ngoại vào thì có màu xanh lục tồn tại ở dạng [Cr(H2O)5Cl]Cl2.H2O.
Còn khi đun ở 90 0C thì 2 phân tử nước bị thay thế bởi 2 ion Cl- [Cr(H2O)4Cl2]Cl.2H2O có

màu xanh.
Ví dụ 3. Khi thay thế phối tử Br2 trong cầu nội bằng phối tử SO4 của phức
[Co(NH3)4Br2]SO4 thì ta có 2 dung dịch phức có màu sắc khác nhau.
[Co(NH3)4Br2]SO4 có màu tím
[Co(NH3)4SO4] Br2 có màu đỏ
2.1.3. Dựa vào màu sắc để xác định nồng độ kim loại
Những phức chất tan có màu đậm thường được dùng trong phương pháp so màu để xác
định nồng độ kim loại.
Ví dụ:
+ Để xác định nồng độ Cu2+ người ta tạo phức với NH3 thành dung dịch [Cu(NH3)4]2+ có
màu xanh đặc trưng. Cu2+ + 4NH3 ⇌ [Cu(NH3)4]2+
+ Để xác định nồng độ Ti(IV) người ta cho tạo phức với H2O2 thành dung dịch có màu
vàng đặc trưng
TiOSO4 + 2H2O2 ⇌ [TiO(H2O2)2]SO4
Nguyễn Hải Dinh – Hóa K37

Page 12


Ứng dụng của phức chất trong hóa phân tích
2.2. Ứng dụng của phức chất trong phân tích định lượng.
2.2.1. Phương pháp chuẩn độ tạo phức – phương pháp chuẩn độ Complexon.
2.2.1.1. Giới thiệu chung về Complexon.
Complexon là những dẫn xuất của axit aminopolicarboxylic. Được chia làm 4 loại đó là:
- Complexon I: có tên gọi là Nitrylo Triacetic Acid (NTA) – H3Y có công thức cấu tạo

- Complexon II: Etylen Diamin Tetraacetic Acid (EDTA) – H4Y
- Complexon III (Trilon B): muối Na2H2Y

Trilon B được sử dụng nhiều nhất vì nó dễ tan trong dung môi nước và coi như “chất gốc”

- Complexon IV:

Trans1,2Diaminocyclohexan – Tetraacetic Acid

2.2.1.2. Nguyên tắc chung của phương pháp
- Trilon B kết hợp với các cation kim loại tạo thành các phức chất điện ly rất yếu, bền đến
mức các phản ứng định tính thông thường không thể tìm thấy các cation kim loại. Phản ứng
tạo phức với các cation kim loại xảy ra theo tỷ lệ hợp thức đương lượng nghiêm ngặt:
Na2H2Y

⇌

H2Y2- + Men+

2Na+ + H2Y2⇌

MeY(n – 4) + 2H+

Cation kim loại phản ứng với H2Y2- theo tỷ lệ 1:1 và không phụ thuộc vào hóa trị của kim
loại do đó phép chuẩn độ này được ứng dụng rộng rãi để định lượng nhiều cation kim loại.
Với Me có thể: Me2+ : Ca2+, Mg2+, Fe2+, Ba2+, Cu2+, Ni2+…
Me3+: Fe3+, Al3+, In3+,…
Me4+: Th4+, Ti4+, Ce4+,…
- Với phương pháp chuẩn độ Complexon sử dụng các chất chỉ thị màu kim loại để nhận
biết điểm cuối của quá trình chuẩn độ. Chất chỉ thị thỏa mãn các yêu cầu sau:
Là một axit hoặc một base hữu cơ yếu.
Nguyễn Hải Dinh – Hóa K37

Page 13



Ứng dụng của phức chất trong hóa phân tích
Là chất chỉ thị acid – base: khi đó màu sắc phụ thuộc vào pH của dung dịch.
Tạo phức có màu sắc đặc trưng với kim loại trong các môi trường nhất định.
- Một số chất chỉ thị màu thường dùng
+ Eriochrom T đen (ET–00): là một axit yếu 3 nấc kí hiệu là H3Ind. Có khả năng tạo
phức với nhiều kim loại ở khoảng pH = 9÷10, phức chuyển từ màu đỏ nho sang xanh tím và
được ứng dụng trong chuẩn độ Mg2+, Zn2+.
-

O3S

OH

OH
N
N

–

HInd2-

H2Ind
Đỏ

6,3

Xanh biếc

Ind311,5


Da cam

pH

O2N

+ Murexit: là axit yếu 4 nấc, kí hiệu là H4R.
Khi chuẩn độ Ca2+ ở pH  12, ở điểm tương đương chuyển từ màu đỏ hồng sang tím hoa cà.
Khi chuẩn độ Cu2+, Co2+, Ni2+ ở pH = 8 ÷ 9 khi tới điểm tương đương dung dịch chuyển từ
vàng (hoặc cam) sang tím đỏ.

O

C

H
N

C

C

O - NH4+

N
H

O


C

C

C
N
H

H2R2-

O

O
H
N

N C

C

HR3-

R4-

O

Tím đỏ

9,2


Tím

10,9 Tím xanh pH

+ Thuốc thử Xylen da cam (XO): là một axit 6 nấc, kí hiệu là
H6In. Trong dung dịch nước Xylen da cam có màu thay đổi
theo pH. Ở pH = 1÷5 dung dịch có màu vàng, pH  7 dung
dịch có màu đỏ tím. XO có khả năng tạo phức với nhiều kim
loại khác nhau như Th4+, Zr4+, Nb3+, Fe3+, Mn2+, Ni2+, In3+,
Cd2+, Pb2+, Fe2+,… trong các môi trường có pH khác nhau.
2.2.1.3. Giải pháp nâng cao tính chọn lọc trong phương pháp Complexon
- Lựa chọn giá trị pH thích hợp sao cho:
Phức complexonat của ion kim loại cần chuẩn độ bền nhất và phức complexonat của
ion cản là kém bền nhất.
Màu của chất chỉ thị tự do tương phản với màu của phức giữa kim loại xác định và chỉ
thị.
- Sử dụng thuốc thử để che hoặc tách kết tủa nhờ ion cản trở.
2.2.2. Làm giàu cấu tử trong dung dịch từ đó tách riêng kim loại ra khỏi hỗn hợp
Dựa vào sự tạo phức của các kim loại với một số thuốc thử trong dung dịch cũng như dựa
vào độ tan khác nhau của các phức để kết tinh phân đoạn dung dịch, lặp đi lặp lại nhiều lần
quá trình kết tinh ta tách được dung dịch phức cần tách ra khỏi hỗn hợp.
Nguyễn Hải Dinh – Hóa K37

Page 14


Ứng dụng của phức chất trong hóa phân tích
Khi kết tinh được tách ra, dựa vào sự hòa tan khác nhau của phức trong các dung môi từ
đó chiết dung dịch phức ra khỏi hỗn hợp. Lặp lại quá trình chiết nhiều lần ta sẽ thu được hỗn
hợp giàu cấu tử cần tách ra.

Khi tách phức ra được sử dụng phương pháp trao đổi ion hay dựa trên các phản ứng của
phức đó thì ta chuyển phức thành các dạng muối hay hidroxit. Lọc tách dung dịch tinh khiết
sau đó bằng các phương pháp hóa học (như nhiệt phân muối, hidroxit và sau đó sử dụng các
quá trình oxi hóa – khử…) thu được kim loại cần tách.
Ví dụ: Tách riêng từng nguyên tố Zr – Hf trong hỗn hợp.
Tiến hành kết tinh phân đoạn vì muối K2HfF6 có độ tan lớn (0,10 mol/L) nên không kết
tinh, trong khi đó muối K2ZrF6 ít tan (0,07 mol/L) nên kết tinh trước ở dạng tinh thể. Lặp đi
lặp lại nhiều lần kết tinh từ tinh thể và dung dịch chưa kết tinh cho đến khi tách riêng được
từng muối phức tinh khiết của từng kim loại.
Các muối hexanfloro này được nấu chảy khoáng vật zincon có chưa Hf với muối K2SiF6
theo phản ứng:
ZrSiO4 + K2SiF6

→ K2[ZrF6] + 2SiO2

2.2.3. Che các ion cản trở
Các chất tạo phức phụ có mặt trong dung dịch có thể làm hạn chế hoặc ngăn cản quá
trình kết tủa do sự tạo phức với kim loại. Tính chất này được dùng để che các ion cản trở.
Chất “che” có khả năng tạo phức bền, không màu. Để các ion cản trở không còn khả
năng tạo màu với thuốc thử chính dùng để định lượng.
Trong phương pháp phân tích thể tích thường sử dụng phương pháp sự tạo phức để che
các ion lạ hoặc dùng thuốc thử để chuẩn độ các ion kim loại, hoặc chất chỉ thị của các phản
ứng oxi hóa – khử.
Ví dụ: Khi làm kết tủa Cd2+ bằng H2S có mặt của ion Cu2+ sẽ cản trợ quá trình kết tủa
CdS do sự tạo thành kết tủa CuS màu đen. Để “che” ion Cu2+ người ta cho KCN dư vào dung
dịch. Ở đây xảy quá trình sau:
Phức Cu(CN)43- bền hơn rất nhiều so với phức Cd(CN)42- nên khi cho H2S lội qua
dung dịch thì chỉ có kết tủa CdS được tạo thành.
2.2.4. Hòa tan các kết tủa khó tan, tách các ion
Nhiều thuốc thử được sử dụng để hòa tan các hợp chất khó tan hay tách các ion nhờ

tính chất tạo phức của chúng.

Nguyễn Hải Dinh – Hóa K37

Page 15


Ứng dụng của phức chất trong hóa phân tích
Ví dụ: Hỗn hợp gồm Al3+, Zn2+, Fe3+ do Fe3+ và Al3+ được chuyển vào kết tủa bền
Fe(OH)3, Al(OH)3 còn Zn2+ tạo phức tan với NH3 nên có thể tách ra Zn2+ ra khỏi hỗn hợp
trên.
Al3+ + 3H2O + 3NH3
Fe3+ + 3H2O + 3NH3
Zn(OH)2 + 4NH3

Al(OH)3 +3NH4+

→
→
→

Fe(OH)3 +3NH4+

[Zn(NH3)4](OH)2 tan

2.2.5. Ứng dụng sự tạo phức trong phương pháp trắc quang xác định nồng độ kim loại
Phương pháp trắc quang là phương pháp phân tích được sử dụng phổ biến nhất trong các
phương pháp phân tích hóa lý vì có các ưu điểm nỗi bật như : có độ chính xác đạt yêu cầu của
phép phân tích, máy móc dễ sử dụng và bảo quản, không quá đắt tiền, cho giá thành phân tích
rẻ. Đây chính là công cụ phân tích chính của phần lớn các phòng thí nghiệm.

Nguyên tắc chung của phương pháp phân tích trắc quang là muốn xác định một cấu tử X
nào đó, ta chuyển nó thành hợp chất có khả năng hấp thụ ánh sáng rồi đo sự hấp thụ ánh sáng
của nó và suy ra hàm lượng chất cần xác định.
Cơ sở của phương pháp là định luật BouguerLambertBeer. Biểu thức của định luật :
A = D = lg =LC
Trong đó :
- D: Mật độ quang của dung dịch ở một nồng độ xác định.
- I0, I : lần lượt là cường độ ánh sáng đi vào và đi ra khỏi dung dịch.
- L : bề dầy của dung dịch mà ánh sáng đi qua.
- C : nồng độ chất hấp thụ ánh sáng trong dung dịch.
-  : hệ số hấp thụ quang phân tử, nó phụ thuộc vào bản chất của chất hấp thụ ánh
sáng và bước sóng của ánh sáng tới ( = f ()).
Sau đó sử dụng phương pháp đường chuẩn để xây dựng một đường chuẩn cho dung dịch
với các nồng độ tăng dần. Sau khi xây dựng được đường chuẩn dung dịch thì tiến hành đo độ
hấp thụ quang D của chúng với điều kiện đo như khi xây dựng đường chuẩn (cùng dung dịch
so sánh, cùng cuvet, cùng bước sóng) được các giá trị D. Áp dụng các giá trị D đo được vào
đường chuẩn sẽ tìm được các giá trị Cx tương ứng.
2.2.6. Ứng dụng của phức chất trong sắc ký
Sắc ký là kĩ thuật phân tích chất khai thác sự khác biệt trong phân bố giữa pha
động và pha tĩnh để tách các thành phần trong hỗn hợp. Các thành phần của hỗn hợp có thể
tương tác với pha tĩnh dựa trên điện tích, độ tan tương đối và tính hấp phụ.
2.2.6.1. Tính toán hằng số bền của phức chất bằng phương pháp sắc ký.
Nguyễn Hải Dinh – Hóa K37

Page 16


Ứng dụng của phức chất trong hóa phân tích
Kỹ thuật tính toán hằng số cân bằng của phức bạc với hợp chất hữu cơ chưa bão hòa đươc
tiến hành nhanh và đơn giản trong sắc ký khí có ý nghĩa mạnh mẽ trong việc xác định hằng

số cân bằng của các hợp chất olefin, đặc biệt là sự ảnh hưởng của lập thể và điện tử. Từ đó,
tính hệ số cân bằng của phức kim loại chuyển tiếp – olefin.
2.2.6.2. Sử dụng phức chất để biến tính bề mặt pha tĩnh trong sắc ký khí.
- Nguyên tắc của phương pháp: Ligand được sử dụng đòi hỏi phải có chứa những nguyên
tố giàu điện tử N, S, O, hoặc có chứa nối đôi. Để kim loại có thể tạo phức theo kiểu liên kết
phối trí (nhận điện tử từ nguyên tố giàu điện tử, hoặc tạo thành kiểu phức π).
- Một vài ứng dụng của phức chất trong việc biến tính pha tĩnh:
+ Hg2+ tạo phức mạnh với hợp chất hữu cơ có nối đôi và vòng thơm nên được ứng dụng
trong tách hỗn hợp hidrocarbon.
+ Phức giữa Ni2+, Pt2+, Pd2+, Cu2+ với Ndodecylsalicyaldimine hoặc metyl n –
octylglyoxime dung dịch tách amine nhất cấp và nhị cấp, olefin, parafin.
+ Co2+, Mn2+, Ni2+, Zn2+ với stearate, Ni2+ với oleate và phức Ni2+ với các hợp chất khác
dùng trong tách các amine.
+ Tách các dẫn xuất benzen bằng cách phủ CoSO4 10% trên Porasil C.
+ Ứng dụng của muối xốp:
-

Có được do sự khử nhiệt ít nhất một Ligand từ một cation phức
Ví dụ: Cu(Py)2(NO3)2 có được từ Cu(Py)4(NO3)2 ở 85 0C

-

Sự khử một Ligand từ cầu phối trí bên trong gây ra trạng thái chưa bão hòa của ion
phối trí trung tâm. Tạo ra sự tương tác đặc trưng giữa các kim loại và hợp chất hữu cơ
có chứa liên kết đôi hoặc cặp electron không liên kết.

Nguyễn Hải Dinh – Hóa K37

Page 17



Ứng dụng của phức chất trong hóa phân tích

KẾT LUẬN
Qua quá trình tìm hiểu ta thấy phức chất có ứng dụng đa dạng trong thực tế cũng như
trong các lĩnh vực nghiên cứu khoa học. Phức chất được áp dụng rỗng rãi trong nhiều lĩnh
vực của hóa học nói riêng và khoa học – kỹ thuật nói chung. Riêng trong lĩnh vực hóa học,
phức chất đóng góp vai trò hết sức to lớn trong các phương pháp phân tích phân tích cổ điển
cũng như trong các phương pháp phân tích hiện đại như hiện nay.
Việc ứng dụng phức chất vào ngành hóa học phân tích đã mở ra các hướng nghiên cứu
cũng như phát triển thêm các kỹ thuật phân tích mới và hiện đại để có thể phân tích ngày
càng chính xác hơn và phân tích với hàm lượng rất bé (cỡ ppb). Do đó, việc tìm hiểu các ứng
dụng của phức chất trong hóa phân tích có ý nghĩa to lớn cho việc học tập cũng như nghiên
cứu về sau.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Trần Ngọc Tuyền, Bài giảng Hóa học phức chất - 2013
[2]. Lê Chí Kiên, Hỗn hợp phức chất – NXB Đại học quốc gia Hà Nội - 2006.
[3]. Hoàng Nhâm, Hóa học vô cơ, tập 3 – NXB Giáo dục 2000.
[4]. Từ Vọng Nghi, Hóa học phân tích phần I – NXB Đại học Quốc gia Hà Nội - 2001.
[5]. />/Cations%20reactions.pdf

Nguyễn Hải Dinh – Hóa K37

Page 18