CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Chương IX



1


CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

NỘI DUNG

TÀI LIỆU

I. ĐẶC ĐIỂM CÁC
NGUYÊN TỐ
CHUYỂN TIẾP

[1] – Tập 3, Chương 1:
trang 3 – 46

1. Đặc điểm cấu tạo

[2] – Chương 10: trang
211 – 232
[4] – Chapter 20: page
665 – 715

2. Đặc tính chung
II. PHỨC CHẤT

1. Khái niệm chung
2. Lý thuyết tạo phức
Chương IX



2


CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

I ĐẶC ĐIỂM CÁC NGUYÊN TỐT CHUYỂN TIẾP

1 Đặc điểm cấu tạo
Các nguyên tố chuyển tiếp là các nguyên tố d (có ecuối cùng sắp xếp vào AO (n-1)d)

Cấu hình electron hóa trị của nguyên tố d:
Nhóm

III

Cấu hình e

(n1)d1ns2

Nhóm

VII


Cấuhình e
Chương IX

IV
(n1)d2ns2

VIII

(n1)d5ns2 (n1)d6,7,8ns2


V

VI

(n1)d3ns2 (n1)d5ns1

I

II

(n1)d10ns1 (n1)d10ns2
3


CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

- Số e hóa trị = số e phân lớp s lớp ngoài cùng + số
e phân lớp d lớp kề lớp ngoài cùng = STT của
nhóm.


- Có 1 số ngoại lệ trong cấu trúc e ở PN VIB, IB,
IIB và PN VIIIB.
2 Đặc tính chung
- Chỉ có khả năng cho e  Chúng là kim loại.

- Có nhiều trạng thái oxihóa dương khác nhau và
cách nhau 1 đơn vị: từ +1 đến STT nhóm.
Chương IX



4


CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

- Số oxihóa dương cực đại = STT của nhóm (Ngoại
lệ: Au, Cu).
- Hợp chất có trạng thái oxi hóa dương thấp ( 3):
kim loại
- Hợp chất có trạng thái oxihóa dương cao ( 4):
phi kim
- Nguyên tố d dễ tạo thành các phức chất

Chương IX



5



CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

II PHỨC CHẤT
1 Khái niệm chung
Các phân tử, ion có thể kết hợp với nhau tạo PC:
CoCl3 + 6NH3 = [Co(NH3)6]Cl3
Fe2+ + 6CN ̅ = [Fe(CN)6]4
BF3 + F- = [BF4]Định nghĩa phức chất (ở trạng thái rắn và dung dịch):
Phức chất là hợp chất ở nút mạng tinh thể có
chứa các ion phức tích điện dương hay âm (ion
phức) có khả năng tồn tại độc lập trong dung dịch.
Chương IX



6


CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

→ Mn2+
→N
→ Cl-

Cấu trúc
tinh thể
NaCl
Chương IX


Cấu trúc tinh thể lập phương của
phức [Mn(NH3)6]Cl2


7


CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Thành phần phức chất:

Phức chất

Cầu ngoại

Phối tử

Cầu nội [M (L)n]đt
Số PT
Chất tạo phức
Điện tích PC = Đt (M) + n. Đt (L)
Ví dụ: [Co(NH3)6]Cl3; [Fe(H2O)6]Cl2
Chương IX



8



CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Liên kết trong phức chất:
Do tương tác tĩnh điện hoặc cho – nhận hoặc gồm cả
2 tương tác trên giữa nguyên tử trung tâm (M) và
phối tử (L).
Phân loại PC: Cation: [Co(H2O)6]3+

Anion: [Al(OH)4]Trung hòa: [Fe(CO)5]; [Co(NH3)3Cl3]

Gọi tên PC : cation + anion phức
hay
Chương IX

cation phức + anion


9


CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Tên của ion phức:

(I), (II)

Số phối tử + tên phối tử + tên chất tạo phức + (số oxh)
Phức cation: gọi tên thường

1: mono

2: di
3: tri

Phức anion: gọi tên Latinh + at

Phối tử là anion: tên anion + o

4: tetra

F-: floro Cl-: Cloro OH-: hidroxo

5: penta

PT trung hòa: H2O: aquơ ; CO: cacbonyl

6: hexa

NO: nitrozyl

Chương IX

NH3: ammin



10


CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP


Tên latinh của một số kim loại trong anion muối phức:

Be – berilat

Cu – cuprat

Fe – ferat

B – borat

Ag – acgentat

Co – cobantat

Al – aluminat

Au – aurat

Ni – nikelat

Sn – stanat

Zn – zincat

Rh – rodat

Pb – plombat

Hg – mecurat


Pd – paladat

Sb - stibat

Cr - cromat

Pt - platinat

Chương IX



11


CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Sự phân li của phức chất trong dung dịch:
K4[Fe(CN)6]  4K+ + [Fe(CN)6]4
[Fe(CN)6]4 ⇌ Fe2+ + 6CN ̅
2

 6

[ Fe ][CN ]
1
K kb (  ) 

4
[ Fe(CN ) 6 ]

Kb ( )
'

Kkb càng lớn phức càng kém bền; Kb càng lớn phức
càng bền  sự cạnh tranh tạo phức.
Chương IX



12


CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Hằng số bền từng nấc và hằng số bền tổng
[ Ni ( NH 3 ) 2  ]
2
K b1 

4,
68.10
[ Ni ]2  .[ NH 3 ]

Ni2+ + NH3 ⇌ [Ni(NH3)]2+
[Ni(NH3)]2+ + NH3 ⇌ [Ni(NH3)2]2+
]2+

+ NH3 ⇌ [Ni(NH3)3

]2+


]2+

+ NH3 ⇌ [Ni(NH3)4

]2+

]2+

+ NH3 ⇌ [Ni(NH3)5

]2+

[Ni(NH3)2

[Ni(NH3)3
[Ni(NH3)4

]2+ +

[Ni(NH3)5

NH3 ⇌ [Ni(NH3)6

]2+

Kb2

[ Ni ( NH 3 ) 22  ]


 1, 32.10 2
2
[ Ni ( NH 3 ) ].[ NH 3 ]

K b3

[ Ni ( NH 3 ) 32  ]

 7, 07.101
2
[ Ni ( NH 3 ) 2 ].[ NH 3 ]

Kb4

[ Ni ( NH 3 ) 24  ]
1


1,18.10
[ Ni ( NH 3 ) 32  ].[ NH 3 ]

K b5

[ Ni ( NH 3 ) 52  ]

 4, 26
[ Ni ( NH 3 ) 42  ].[ NH 3 ]

Kb6


[ Ni ( NH 3 ) 62  ]

 0,81
[ Ni ( NH 3 ) 52  ].[ NH 3 ]

Kb = Kb1 . Kb2 . Kb3 . Kb4 . Kb5 . Kb6
Chương IX



13


CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Ảnh hưởng của phản ứng tạo phức đến thế điện cực
Fe2+

Khi có mặt

F-:

-e⇌

Fe3++6F-

⇌

0
( Fe

 0, 77V )
3
/ Fe 2

Fe3+

[FeF6]3-

(1)

[ FeF6 ]3
16
(2)


10
3
 6
[ Fe ].[ F ]

Fe2+ + 6F- - e ⇌ [FeF6]33
[
FeF
]
6
   0 '  0, 059 lg
[ Fe 2  ].[ F  ]6

(3) : (2) ⇒
Chương IX


[ Fe 3 ]
1
 16  Fe
2
[ Fe ] 10

 = 0’ khi:
  Fe3 / Fe 2
0

3

/ Fe 2



[ FeF6 ]3
 1 (3)
2
 6
[ Fe ].[ F ]

[ Fe 3 ]
 0, 059 lg
  0,17 V
2
[ Fe ]

14



CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

2 Lý thuyết tạo phức
2.1 Thuyết liên kết hóa trị VB
Cơ sở: tương tác cho – nhận

Cặp e hóa trị tự do của L
AO hóa trị tự do của M

[CoF6]3- : phức bát diện, thuận từ

Co3+ : 3d64s 4p4d
F- F- F- F- F-

Co: 3d74s2
 







..

.. .. ..

..


F..

4p
4s
4d
3d
Phức bát diện  lai hóa sp3d2
 Phức spin cao (phức obital ngoại)
Chương IX



15


CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP
Số phối
trí

Hình dạng phức chất

Obitan lai hoá của M

Lai hoá

Ví dụ

2


Đường thẳng

s, pz

sp

[Ag(NH3)2]+

3

Tam giác phẳng

s, px, py

sp2

[HgI3]-

4

Tứ diện

s, px, py, pz

sp3

[FeBr4]2-

4


Vuông phẳng

s, px, py, dx2-y2

dsp2

[Ni(CN)4]2-

5

Tháp tam giác kép

s, px, py, pz, dz2

sp3d

[CuCl5]3-

5

Tháp hình vuông

s, px, py, pz, dx2-y2

dsp3

[Ni(CN)5]3-

6


Bát diện

s, px, py, pz, dz2, dx2-y2

sp3d2

[Co(NH3)6]3+

6

Lăng trụ tam giác

s, dxy, dxz, dyz, dz2, dx2-y2
Hoặc
s, px, py, pz, dxy, dxz

d5s
Hoặc
d2sp3

[ZrMe6]2-

Chương IX



16


CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Số phối
trí

Hình dạng phức chất

Obitan lai hoá của M

Lai hoá

Ví dụ

7

Tháp ngũ diện kép

s, px, py, pz, dxy, dx2-y2, dz2

d3sp3

[V(CN)7]4-

7

Lăng trụ tam giác đơn chóp

s, px, py, pz, dxy, dxz, dz2

sp3d3

[NbF7]2-


8

Lập phương

s, px, py, pz, dxy, dxz, dyz,
fxyz

fsp3d3

[PaF8]3-

8

Đối lăng trụ hình vuông
(Square antiprismatic)

s, px, py, pz, dz2, dxy, dxz,
dyz

d4sp3

[Mo(CN)8]4-

8

12 mặt tam giác

s, px, py, pz, dxy, dxz, dyz,
dx2-y2


sp3d4

[TaF8]3-

9

Lăng trụ tam giác tam chóp

s, px, py, pz, dxy, dxz, dyz,
dz2, dx2-y2

sp3d5

[ReH9]2-

Chương IX



17


CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Hình dạng phức

Ví dụ

Đường thẳng (sp)


[Ag(NH3)2]+

Tam giác phẳng (sp2)

[Cu(CN)3]2-

Chương IX



18


CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Hình dạng phức

Ví dụ

Tứ diện (sp3)
cis-PtCl2(NH3)2

Hình vuông phẳng (dsp2)
Chương IX



19



CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Hình dạng phức

Ví dụ

[CuCl5]3Tháp tam giác (sp3d)

[Ni(CN)5]3Tháp hình vuông (dsp3)
Chương IX



20


CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Hình dạng phức

Ví dụ

Cr(CO)6

Bát diện (sp3d2)

[W(CH3)6]
Lăng trụ tam giác (d5s)
Chương IX




21


CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

[Os(CN)7]3−

Tháp ngũ diện kép (d3sp3)

[ZrF7]3−

Lăng trụ tam giác đơn chop (sp3d3)
Chương IX



22


CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Đối lăng trụ hình
vuông (d4sp3)

Lập phương
(fsp3d3)
Chương IX


12 mặt tam
giác (sp3d4)


[TaF8]323


CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

Lăng trụ tam giác tam chóp (sp3d5)

Ba[ReH9]

Giải thích sự tạo thành phức chất:
[Co(NH3)6]3+ : phức bát diện, nghịch từ
[Zn(NH3)4]2+ : phức tứ diện, nghịch từ
[NiCl4]2- : phức tứ diện, thuận từ
[Ni(CN)4]2- : phức hình vuông, nghịch từ
Chương IX



24


CHƯƠNG IX: CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP

2.2 Thuyết trường tinh thể
Cơ sở: Tương tác tĩnh điện


L : tác động lên AO của M
M : xét AO (bị L ảnh hưởng)

Xét obital (n-1)d của chất tạo phức:

eg

t2g
Chương IX



25