ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA HÓA

MAI THỊ HỒNG NGỌC

NGHIÊN CỨU Q TRÌNH TỔNG HỢP PHỨC
AMONI DIOXALATOCOBALTAT (II)

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
CỬ NHÂN KHOA HỌC
Đà Nẵng – 2015


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA HÓA

NGHIÊN CỨU Q TRÌNH TỔNG HỢP PHỨC
AMONI DIOXALATOCOBALTAT (II)

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
CỬ NHÂN KHOA HỌC

Giáo viên hướng dẫn : ThS. Ngô Thị Mỹ Bình
Sinh viên thực hiện

: Mai Thị Hồng Ngọc

Lớp

: 11CHP

Đà Nẵng - 2015


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨAVIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA HÓA

*********

***
NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: MAI THỊ HỒNG NGỌC
Lớp: 11CHP
1. Tên đề tài: Nghiên cứu quá trình tổng hợp phức amoni dioxalatocobaltat (II)
2. Nguyên liệu, hóa chất, dụng cụ và thiết bị
Nguyên liệu
- Tinh thể muối CoCl2.6H2O
- Tinh thể muối diammonium oxalate (NH4)2C2O4.H2O
- Rượu etylic tuyệt đối
- Nước cất 2 lần
- Nước đá
Dụng cụ

- Giấy lọc
- Đũa thủy tinh
- Pipet 5ml, 10ml, 20ml
- Bình định mức 50ml, 100ml
- Cốc thủy tinh có mỏ 100ml, 250ml
- Phễu lọc
- Bóp cao su
Thiết bị
- Tủ sấy MEMMERT
- Máy khuấy từ
- Bộ lọc chân khơng
- Cân phân tích
- Máy đo phổ hồng ngoại FTIR-8400S
- Máy quang phổ hấp thụ phân tử UV – VIS Lambda 25


3. Nội dung nghiên cứu
- Khảo sát các điều kiện tối ưu cho quá trình tổng hợp phức amoni
đioxalatocobaltat (II): nồng độ ion trung tâm, tỉ lệ thể tích giữa ion trung tâm và
phối tử, thể tích rượu etylic và thời gian phản ứng.
- Từ các điều kiện đã nghiên cứu, đưa ra quy trình tổng hợp phức amoni
đioxalatocobaltat (II)
- Nghiên cứu xác định thành phần phức đã tổng hợp được bằng phương pháp
hấp thụ electron UV-VIS và phương pháp phổ hồng ngoại IR.
4. Giáo viên hướng dẫn: ThS. Ngô Thị Mỹ Bình, cán bộ giảng dạy bộ mơn Hóa vơ
cơ- Khoa Hóa- trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng.
5. Ngày giao đề tài: Ngày 15 tháng 9 năm 2014
6. Ngày hoàn thành: Ngày 20 tháng 4 năm 2015

Chủ Nhiệm Khoa


Giáo viên hướng dẫn

(Kí và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)

Sinh viên đã hoàn thành và nộp báo cáo cho Khoa ngày ... tháng … năm 2015
Kết quả đánh giá:……..
Ngày ... tháng ... năm 2015
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
(Kí và ghi rõ họ tên)


LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành tốt khóa luận tốt nghiệp này, lời đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn
chân thành tới cô giáo hướng dẫn: Thạc sĩ Ngô Thị Mỹ Bình đã tận tình hướng dẫn,
tạo mọi điều kiện và động viên em trong suốt quá trình nghiên cứu khóa luận. Em
xin cảm ơn Cơ Nguyễn Thị Thy Nga – phụ trách phịng thí nghiệm Hóa Vơ Cơ và
Cơ Nguyễn Thị Tuyết Anh – phụ trách phịng thí nghiệm Hố Phân Tích đã tạo điều
kiện thuận lợi để em tiến hành làm khóa luận.
Em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cơ giáo khoa Hóa, trường Đại học Sư
Phạm – Đại học Đà Nẵng đã trang bị cho em những kiến thức và kinh nghiệm quý
giá trong quá trình học tập tại trường và nhiệt tình giúp đỡ em hồn thành tốt khóa
luận.
Em cũng xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã ln bên em, cổ vũ và động viên
em những lúc khó khăn để có thể vượt qua và hồn thành tốt khóa luận này.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng, nhưng do thời gian có hạn nên đề tài khóa luận
tốt nghiệp này khơng tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong nhận được sự góp ý
của thầy cô và các bạn.

Em xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, 25 tháng 4 năm 2015
Sinh viên thực hiện
Mai Thị Hồng Ngọc


DANH MỤC CÁC BẢNG

STT

NỘI DUNG

Trang

2.1

Nồng độ dung dịch và khối lượng CoCl2.6H2O

22

2.2

Tỉ lệ thể tích của dung dịch CoCl2/ (NH4)2C2O4 và thể tích

24

cần lấy
3.1

Kết quả khảo sát nồng độ CoCl2 tối ưu


26

3.2

Kết quả khảo sát lệ thể tích CoCl2/(NH4)2C2O4

27

3.3

Kết quả khảo sát lệ thể tích rượu etylic

28

3.4

Kết quả khảo sát thời gian tạo phức

29

3.5

Các tần số dao động đặc trưng của phức (NH4)2[Co(C2O4)2]

33


DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ
NỘI DUNG


STT

Trang

1.1

Các mảnh Coban điện phân

11

1.2

Quặng Coban

11

1.3

Thủy tinh có màu xanh coban

12

1.4

Coban clorua

13

1.5


Bức xạ hồng ngoại

18

3.1

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất vào nồng độ

26

CoCl2
3.2

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất vào tỉ lệ thể

27

tích CoCl2/ (NH4)2C2O4.H2O
3.3

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất vào thể tích

28

rượu etylic
3.4

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất vào thời


29

gian tạo phức
3.5

Phổ hấp thụ phân tử UV-VIS của muối Coban

31

3.6

Phổ hấp thụ phân tử UV-VIS của Co2+ trong dung dịch

31

phức
3.7

Phổ hấp thụ phân tử UV-VIS của muối Co2+và phức

32

3.8

Phổ IR của phức amoni dioxalatocobaltat (II)

33

3.9


Dung dịch CoCl2

34

3.10

Dung dịch (NH4)2C2O4 bão hòa

35


3.11

Phức đang được khuấy trên máy khuấy từ

35

3.12

Tinh thể phức xuất hiện

36

3.13

Dung dịch phức được làm lạnh

36

3.14


Phức được lọc trên phễu Buchner

37

3.15

Phức sau khi lọc trên phễu Buchner

37

3.16

Sấy phức trong tủ sấy

38

3.17

Phức sau khi đã được sấy khô

38

3.18

Máy quang phổ UV – VIS Lambda 25

39

3.19


Máy hồng ngoại FTIR – 8400S

39


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài .....................................................................................................1
2. Mục đích nghiên cứu ...............................................................................................1
3. Nhiệm vụ nghiên cứu ..............................................................................................1
4. Phương pháp nghiên cứu.........................................................................................2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT ............................................................3
1.1. Giới thiệu về phức chất ..................................................................................3
1.1.1. Ion phức, ion trung tâm và phối tử .............................................................3
1.1.2. Cầu nội – cầu ngoại phức ..........................................................................4
1.1.3. Sự phối trí, số phối trí – dung lượng phối trí .............................................4
1.1.4. Phân loại phức chất ...................................................................................5
1.1.5. Tính chất của phức .....................................................................................6
1.1.6. Nguyên lí tổng hợp phức chất ....................................................................7
1.1.7. Ứng dụng của phức ....................................................................................9
1.2. Giới thiệu về Coban và khả năng tạo phức của Co2+ ................................10
1.2.1. Một số đặc điểm của Coban .....................................................................10
1.2.2. CoCl2 và khả năng tạo phức của Co2+ .....................................................12
1.3. Giới thiệu về ammonium oxalate.................................................................14
1.4. Giới thiệu về phức chất amoni dioxalatocobaltat (II) ...............................15
1.5. Các phương pháp tổng hợp phức và nghiên cứu xác định thành phần của
phức chất ..............................................................................................................15

1.5.1. Phương pháp tổng hợp phức ....................................................................15
1.5.2. Phương pháp nghiên cứu xác định thành phần của phức chất ................15
CHƯƠNG 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..............21
2.1. Giới thiệu dụng cụ và hóa chất ....................................................................21
2.1.1. Hóa chất ...................................................................................................21
2.1.2. Dụng cụ ....................................................................................................21


2.1.3. Thiết bị máy móc ......................................................................................21
2.2. Pha dung dịch muối ......................................................................................21
2.2.1. Chuẩn bị các dung dịch CoCl2 .................................................................21
2.2.2. Chuẩn bị các dung dịch (NH4)2C2O4 ........................................................22
2.3. Khảo sát các điều kiện tối ưu để tổng hợp phức ........................................22
2.3.1. Tổng hợp phức amoni dioxalatocobaltat (II) ...........................................22
2.3.2. Khảo sát nồng độ CoCl2 tối ưu ................................................................23
2.3.3. Khảo sát tỉ lệ thể tích CoCl2/(NH4)2C2O4 .................................................23
2.3.4. Khảo sát thể tích rượu etylic ....................................................................24
2.3.5. Khảo sát thời gian tạo phức tối ưu ...........................................................24
2.4. Tổng hợp phức với các điều kiện tối ưu đã khảo sát .................................24
2.5. Đo phổ tử ngoại khả kiến UV – VIS ............................................................24
2.6. Đo phổ hồng ngoại IR ...................................................................................25
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .........................................................26
3.1. Kết quả khảo sát điều kiện tối ưu................................................................26
3.1.1. Kết quả khảo sát nồng độ CoCl2 tối ưu ....................................................26
3.1.2. Kết quả khảo sát tỉ lệ thể tích CoCl2/(NH4)2C2O4 ....................................27
3.1.3. Kết quả khảo sát thể tích rượu etylic .......................................................28
3.1.4. Kết quả khảo sát thời gian tạo phức tối ưu ..............................................29
3.2. Quy trình tổng hợp phức tối ưu ..................................................................30
3.3. Kết quả nghiên cứu thành phần phức (NH4)2[Co(C2O4)2] bằng phổ hấp
thụ electron UV - VIS và phổ hồng ngoại IR ....................................................31

3.3.1. Kết quả phổ hấp thụ electron UV – VIS ...................................................31
3.3.2. Phổ IR của phức amoni dioxalatocobaltat (II) ........................................32
3.4. Một số hình ảnh ............................................................................................34
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................40
1. Kết luận .............................................................................................................40
2. Kiến nghị ...........................................................................................................40
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................41


LỜI MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Hoá học phức chất là lĩnh vực nghiên cứu đang được quan tâm bởi tính hấp
dẫn của nó cả về mặt lý thuyết lẫn thực nghiệm. Tổng hợp và nghiên cứu các hợp
chất phức là một trong những hướng phát triển của hoá học vơ cơ hiện đại. Những
tính năng của nó đã góp phần đáng kể cho sự phát triển của khoa học – kỹ thuật và
giúp cho hoá học phức chất có chỗ đứng vững chắc.
Cùng với sự phát triển khơng ngừng của nền kinh tế, nhu cầu của con người
về việc tạo màu trang trí cho gốm sứ đã được quan tâm nghiên cứu và yêu cầu ngày
càng cao hơn về chất lượng cũng như thẩm mỹ. Tuy nhiên, ở nước ta những chất
màu sử dụng trong công nghệ này đều phải nhập ngoại nên giá thành cao. Vì vậy,
việc nghiên cứu tổng hợp các chất màu để trang trí cho gốm sứ là vấn đề cần thiết.
Do đó, trong những năm gần đây người ta có sự quan tâm nhiều đến hóa học
phức chất. Khi nghiên cứu về sự tạo phức của các ion kim loại, người ta nhận thấy
các ion kim loại nhóm B có khả năng tạo phức lớn hơn và màu bền hơn nhiều so
với các kim loại thuộc nhóm A.
Để điều chế các phức chất có thể làm chế phẩm tạo màu cho grannit nhân tạo
người ta đã tiến hành tổng hợp phức chất của một số kim loại chuyển tiếp với các
phối tử. Coban là một trong những kim loại chuyển tiếp điển hình, có khả năng tạo
phức bền với nhiều phối tử vơ cơ và hữu cơ đặc biệt là tạo phức bền với các phối tử
như C2O42-, NH3, NO3-, ... Phức của kim loại coban có nhiều ứng dụng trong khoa

học, đời sống và sản xuất. Vì thế, việc tổng hợp các hợp chất phức của coban đang
là vấn đề quan tâm hiện nay. Chính vì vậy em chọn đề tài: “Nghiên cứu q trình
tổng hợp phức amoni dioxalatocobaltat (II)”.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu quá trình tổng hợp phức amoni dioxalatocobaltat (II) để đưa ra
quy trình tổng hợp phức tối ưu.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Khảo sát các điều kiện cho quá trình tổng hợp ion phức amoni
dioxalatocobaltat (II).
1


- Từ các điều kiện đã nghiên cứu, đưa ra quy trình tổng hợp ion phức amoni
dioxalatocobaltat (II).
- Xác định thành phần phức đã tổng hợp được bằng phương pháp quang phổ
hấp thụ phân tử UV-VIS (phương pháp trắc quang phân tử) và phương pháp phổ
hồng ngoại IR.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: sưu tầm, tham khảo các tài liệu liên quan
đến phức chất.
- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: phương pháp tổng hợp phức và
phương pháp xác định thành phần phức.

2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1. Giới thiệu về phức chất [1],[2],[3],[6]
Phức chất là những hợp chất phân tử xác định, khi kết hợp với 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 trong dung dịch. Trong trường hợp riêng điện tích
của ion phức tạp đó có thể bằng khơng.[1]
Cơng thức tổng quát của phức là [MLx]nXn
Trong đó M là ion trung tâm, L là phối tử, X là các nhóm liên kết trong (với
ion) phức.
Ví dụ:

[Zn(NH3)4]Cl2
Ion trung tâm Phối tử

Cầu ngoại

Cầu nội
1.1.1. Ion phức, ion trung tâm và phối tử
- Ion phức là những ion được tạo thành bằng cách kết hợp các ion hay nguyên
tử kim loại với các phân tử trung hòa hoặc các anion.
- Trong ion phức có một ion hay một ngun tử trung hịa chiếm vị trí trung
tâm gọi là ion trung tâm hay nguyên tử trung tâm hoặc gọi là chất tạo phức. Ký hiệu
là M.
- Trong ion phức có những ion (anion) hay những nguyên tử trung hòa liên kết
trực tiếp xung quanh, sát ngay nguyên tử trung tâm gọi là phối tử. Những phối tử
anion thường gặp như F-, Cl-, CN-, SCN-, C2O42-, I-, … Những phối tử là những
phân tử thường gặp như NH3, NO, pyridine (C5H5N), H2O, …
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:
+ Phối tử đơn càng: phối tử chỉ có khả năng tạo ra một liên kết với ion trung
tâm như H2O, NH3, Cl-, NO2-…
Ví dụ: [Co(NH3)6]3+, [Fe(SCN)6]3-, [MnCl5]2…

3



+ Phối tử đa càng: phối tử tạo được 2 hay nhiều liên kết với ion trung tâm như
C2O42-, En (H2N-CH2-CH2-NH2), …
Ví dụ:
2+
H3 N

NH3
NH3 là phối tử đơn càng

Cu
H3 N

NH3
2+

H2C-H2N

NH2-CH2
En là phối tử đa càng

Cu
H2C-H2N

NH2-CH2

1.1.2. Cầu nội – cầu ngoại phức
- Cầu nội phức là tổ hợp các phối tử liên kết trực tiếp với ion trung tâm,
thường được viết trong dấu ngoặc vuông ([cầu nội]) trong công thức cấu tạo của

phức.
- Cầu nội có thể là cation như [Al(H2O)6]3+, [Co(NH3)6]3+, …hoặc là anion
như [Fe(CN)6]3-, [Ni(C2O4)2]2-, … hoặc có thể là phân tử trung hịa khơng phân ly
trong dung dịch như [Pt(NH3)2Cl2].
- Cầu ngoại phức là 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.
Ví dụ:

[Ag(NH3)2]Cl
Cầu nội

Cầu ngoại

1.1.3. 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.

4


- Số phối trí của ion trung tâm khơng phải ln ln là một hằng số. Ví dụ
như: Co(III), Cr(III), Fe(III), Pt(IV),… đều có số phối trí là 6. Một số ion có số phối
trí khơng đổi là 4 như N(III), Be(II), B(III), Au(III),…
Đối với đa số các ion khác số phối trí thay đổi phụ thuộc vào bản chất của ion
kết hợp với ion phức.
Ví dụ:
+ Ag(I) có số phối trí là 2 (hoặc 3) như [Ag(NH3)2]Cl.
+ Ag(II) có số phối trí là 4 như [AgPy4]S2O8.
+ Cu(II) có số phối trí là 2, 3, 4, 6 như K[Cu(CN)2], [CuEn3]SO4,

[Cu(NH3)4](SCN)2, [CuPy6](NO3)2.
+ Ni(II), Zn(II) có số phối trí là 3, 4, 6 như [NiEn3]Cl2, [NiEn3][PtCl4],
[Ni(NH3)6]Br2, [ZnEn3]SO4, [Zn(NH3)4][PtCl4].
Ngồi ra, cịn có số phối trí là 5, 7, 8, 10. Chẳng hạn, M4(Mo(CN)6],
M4[W(CN)8],…
Dung lượng phối trí là số vị trí mà nó chiếm được trong cầu nội.[1]
1.1.4. Phân loại phức chất
Có nhiều cách khác nhau để phân loại các phức chất.
- Dựa vào loại hợp chất
+ Axit phức: H2[SiF6], H[AuCl4], H2[PtCl6]
+ Bazơ phức: [Ag(NH3)2]OH, [CoEn3](OH)3
+ Muối phức: K2[HgI4], [Cr(H2O)6]Cl3
- Dựa vào dấu điện tích của ion phức
+ Phức chất cation: [Co(NH3)6]Cl3, [Zn(NH3)4]Cl2
+ Phức chất anion: Li[AlH4]
+ Phức chất trung hoà: [Pt(NH3)2Cl2], [Co(NH3)3Cl3], [Fe(CO)5]
- Dựa theo bản chất của phối tử
+

Phức

chất

aqua:

phối

là

tử


nước

H2 O

như

[Co(H2O)6]SO4,

[Cu(H2O)4](NO3)2
+ Phức chất amoniacat hay amminat: phối tử là NH3 như [Ag(NH3)2]Cl,
[Co(NH3)6]Cl3, [Cu(NH3)4]SO4
5


+ Phức chất axit: phối tử là gốc của các axit khác nhau như K4[Fe(CN)6],
K2[HgI4], K2[PtCl6]
+ Phức chất hiđroxo, phối tử là các nhóm OH– như K3[Al(OH)6]
+ Phức chất hiđrua, phối tửlà ion hiđrua như Li[AlH4]
+ Phức chất cơ kim: phối tử là các gốc hữu cơ như Na[Zn(C2H5)3],
Li3[Zn(C6H5)3]
+ Phức chất π: phối tử là các phân tử chưa bão hoà như etilen, propilen,
butilen, stiren, axetilen, allylamin, rượu allylic, xyclohexen, xyclopentadienyl,
cacbon oxit, nitơoxit v.v... Ví dụ K[PtCl3(C2H4)].H2O, [Fe(C5H5)2] (ferroxen),
[Cr(C6H6)2], [Ni(CO)4], K2[Fe(CN)5NO],...[1]
1.1.5. Tính chất của phức
1.1.5.1. 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.
Ví dụ:


[Ni(NH3)6]2+ +

[Ni(NH3)6]Cl2

2Cl-

Sự phân ly của phức tạo ion phức tạo ion phức là sự điện ly sơ cấp, tiếp theo
đó ion phức tiếp tục điện ly thành ion trung tâm và phối tử.
[Ni(NH3)6]2+

Ni2+

+

6NH3

Hằng số cân bằng của quá trình phân ly:
𝐾=

[𝑁𝑖 2+ ]. [𝑁𝐻3 ]6
[[𝑁𝑖 (𝑁𝐻3 )6 ]2+ ]

Vì đại lượng hằng số phân ly đặc trưng cho độ bền của ion phức trong dung
dịch nên nó được gọi là hằng số không bền (Kkb) của phức chất. Hằng số Kkb càng
lớn thì phức phân ly càng mạnh, ion phức càng kém bền.
Để chỉ khả năng tạo phức của ion trung tâm, người ta dùng hằng số bền Kb
với:
𝐾𝑏 =


1
𝐾𝑘𝑏

Hằng số Kb càng lớn thì phức càng bền.[2]
6


1.1.5.2. Tính oxi hóa khử của phức chất
Trong phản ứng oxi hóa khử ln có 2 cặp oxi-hóa khử liên hợp và phản ứng
xảy ra theo chiều cặp oxi hóa nào có thể khử cao thì dạng oxi hóa của nó bị khử
trước. Quy luật này cũng đúng với phức nhưng khác là ion trung tâm bị phối tử bao
vây nên khó tham gia phản ứng hơn.


Ví dụ: 2Na[Au(CN)2]



Zn

Na2[Zn(CN)4]



2Au0

Với 0 Zn 2 / Zn  0,76 ,Au 2 / Au 0  0,956
Do đó Au+ bị khử trước: Au  1e  Au 0
Quy luật này vẫn đúng đối với phức, chỉ khác là ion trung tâm bị phối tử bao
xung quanh nên khó tham gia phản ứng hơn. Ví dụ, CoCl3 và phức [Co(NH3)6]Cl3

thì trong khơng khí Co3+ trong CoCl3 dễ bị chuyển về Co2+ hơn Co3+ trong phức
[Co(NH3)6]Cl3.
Phức chất càng bền làm cho thế điện cực của kim loại càng thấp.
1.1.5.3. Tính axit bazơ của phức
Theo quan điểm của axit-bazơ của Bronsted: “Axit là chất có khả năng cho
proton, bazơ là chất có khả năng nhận proton” vì vậy tùy theo bản chất của phối tử
mà phức thể hiện tính axit hay bazơ khi ở trong nước.[2]
Ví dụ: [Pt(NH3)6]4+ + H2O ↔ [Pt(NH3)5NH2]3+ + H3O+
Phức amiacat

Phức amit

Trong biến đổi này 1 phân tử NH3 mất 1 proton:
NH3

+

H2 O ↔

[Pt(NH3)5NH2]3+ + H2O

↔

NH2-

+

[Pt(NH3)6]4+ +

H3 O+

OH-

Như vậy, phức amiacat và phức amit tạo thành cặp axit – bazo liên hợp.
1.1.6. Nguyên lí tổng hợp phức chất
Khi sử dụng một phản ứng nào đó để tổng hợp phức chất thì điều kiện cần là
phản ứng đó phải có khả năng tiến hành về mặt nhiệt động học. Khi đó biến thiên
thế đẳng áp - đẳng nhiệt (năng lượng tự do Gibbs) DG phải âm:
DG = –RTlnK + RTSnilnai

7


Ở đây K là hằng số cân bằng, ni là hệ số hợp thức, ai là hoạt độ của chất thứ i
trong hệ. Khi tất cả các chất đều ở trạng thái chuẩn (ai = 1) thì:
DG = DGo= –RTlnK
Từ phương trình ta thấy rằng có thể chọn điều kiện tổng hợp bằng cách thay
đổi nồng độ của các chất, cũng như thay đổi điều kiện áp suất và nhiệt độ là những
điều kiện quyết định hằng số cân bằng.
Để làm giảm nồng độ của các sản phẩm người ta thường chuyển chúng vào
pha dị thể (chất ít tan, chất dễ bay hơi hoặc chất ít điện ly).
Trong tất cả các phương pháp tổng hợp các phức chất ta cần:
- Tinh chế sản phẩm
- Thu sản phẩm đồng nhất
- Phân tích sản phẩm
Việc chọn phương pháp tổng hợp phụ thuộc vào hệ nghiên cứu và không phải
tất cả các phương pháp đều có thể được sử dụng để tổng hợp các phức chất. Cần
phải tìm được phản ứng cho hiệu suất tổng hợp cao. Tiếp theo là tìm phương pháp
thích hợp để tách được sản phẩm ra khỏi hỗn hợp phản ứng. Thông thường ta sử
dụng phương pháp kết tinh:
+ Làm bay hơi dung môi và làm lạnh hỗn hợp phản ứng đậm đặc bằng nước

đá và muối. Có thể phải thêm một vài tinh thể nhỏ của hợp chất để tạo mầm hoặc
khuấy nhẹ để gây ra sự kết tinh.
+ Thêm từ từ dung môi trộn lẫn với dung mơi của hỗn hợp phản ứng, nhưng
khơng hịa tan hợp chất, để làm kết tủa sản phẩm từ hỗn hợp dung mơi (cũng có thể
sử dụng thêm các biện pháp như cách ở trên).
+ Nếu phức chất điều chế là anion (hoặc cation) thì có thể tách nó bằng cách
thêm cation (hoặc anion) thích hợp để tạo thành hợp chất ít tan.
+ Đối với các phức chất có chứa liên kết kim loại - cacbon, ví dụ các phức
chất cơ kim, cacbonyl kim loại, … thì để tách chúng ngồi các phương pháp trên
cịn có thể tinh chế chúng bằng cách thăng hoa, chưng cất hoặc sắc ký. [1]

8


1.1.7. Ứng dụng của phức
1.1.5.1. Trong đời sống và sản xuất
Trong sản xuất, nhiều phức chất được dùng làm chất xúc tác. Có rất nhiều
cơng trình nghiên cứu được cấp bằng phát minh về việc sử dụng các phức chất kim
loại chuyển tiếp để chuyển hóa hydrocacbon khơng no thành polime, rượu, xeton,
axit cacboxilic, …
Phức chất còn được dùng để điều chế các kim loại có độ tinh khiết hóa học
cao, để tách các nguyên tố hiếm, các kim loại quý (do chúng dễ tạo phức), các đồng
vị phóng xạ, …
Trong nông nghiệp, người ta sử dụng phức chất để làm phân bón vi lượng cho
cây trồng như phức Glutamat borat neodium đã được thử nghiệm làm phân bón cho
cây vừng thì thấy nó làm tăng tỷ lệ nảy mầm, tăng cường các chỉ tiêu sinh trưởng,
tăng cường các quá trình sinh lý theo hướng thuận lợi, tăng năng suất và chất lượng
cho hạt vừng.
Trong y học hiện đại người ta dùng các loại thuốc chứa những hoạt chất có
khả năng tạo phức với kim loại. Những kim loại cần bổ sung thường được đưa vào

cơ thể dưới dạng phức chất với các phối tử không gây độc cho cơ thể mà cịn có tác
dụng bổ ích như các amino axit, protein, vitamin, đường, … Bên cạnh đó, nhiều
phức chất cịn có tác dụng chữa bệnh như phức cis-diclorodiamminPlatin(II) (hay
platinol) có khả năng ức chế các tế bào ung thư như tinh hoàn, buồng trứng, bàng
quang và các khối u ở đầu và cổ, phức chất thiosemicacbazonat kim loại có hoạt
tính sinh học cao, có khả năng ức chế sự phát triển của các tế bào ung thư, …
Ngoài ra, các phức chất cịn đóng vai trị quan trọng trong đời sống động, thực
vật vì những chất quan trọng nhất về mặt sinh lí học đều là phức chất. Chẳng hạn
chất clorophin (diệp lục) tạo ra màu xanh thực vật, là hợp chất nội phức của Mg,
còn hemoglobin tạo nên màu đỏ của máu, là một phức chất có ion trung tâm là Fe,
…
1.1.5.2. Trong lĩnh vực hóa học
- Trong hóa học hữu cơ

9


Hóa học phức chất có quan hệ mật thiết với hóa hữu cơ. Đồng thời, nó cịn là
lĩnh vực mà các nhà hóa học hữu cơ tìm thấy những ứng dụng thực tế cho các hợp
chất họ tổng hợp hay chiết tách.
Hiện nay, có rất nhiều phức chất được sử dụng làm xúc tác cho nhiều phản
ứng mới lạ trong tổng hợp hữu cơ, đặc biệt là tổng hợp bất đối, tổng hợp lựa chọn
lập thể.
- Trong hóa học phân tích
Trong hóa học phân tích, phức chất dùng để nhận biết, định lượng hay hạn chế
ảnh hưởng của một số ion, thay đổi nồng độ các chất, hòa tan và tách chất.
- Trong lĩnh vực hóa sinh
Hóa học phức chất đang phát huy ảnh hưởng sâu rộng sang lĩnh vực hóa sinh
cả về lý thuyết và ứng dụng. Có rất nhiều thành tựu trong lĩnh vực hóa sinh vơ cơ và
trong y dược gắn liền với việc nghiên cứu phức chất trong các hệ sinh học. Những

quá trình quan trọng nhất của sự sống như sự quang hợp, sự vận chuyển oxy và
cacbon đioxit trong cơ thể, sự xúc tác enzim đã dần được sáng tỏ nhờ xác định được
cấu trúc và vai trò của phức chất đại phân tử.
- Trong ăn mịn kim loại
Sự có mặt của những chất tan hoặc ít tan với sản phẩm của sự ăn mòn ảnh
hưởng to lớn đến sự ăn mòn làm cho nó nhanh hoặc chậm lại.
Sự hình thành phức bền và khơng tan, dính chặt vào kim loại sẽ làm chậm hẳn
q trình ăn mịn.
Sự hình thành phức kém bền và khơng tan, ít bám vào bề mặt kim loại có thể
sẽ tăng cường sự ăn mòn.
Sự biến đổi độ bền của phức tạo thành do pH của dung dịch biến đổi hoặc do
thêm các ion cùng tên sẽ làm thay đổi độ ăn mòn của kim loại.
1.2. Giới thiệu về Coban và khả năng tạo phức của Co2+
1.2.1. Một số đặc điểm của Coban
1.2.1.1. Cấu tạo và tính chất vật lý
Coban đã được biết đến từ thời cổ đại thông qua những hợp chất tạo cho thủy
tinh có màu xanh dương đậm.
10


Coban có ký hiệu là Co, là một nguyên tố hóa học có số thứ tự trong bảng tuần
hồn là 29, thuộc chu kỳ 4, phân nhóm VIIIB là một kim loại chuyển tiếp khá quan
trọng, màu trắng bạc.
Điểm nóng chảy 1495 0C, điểm sôi 2927 0C, nhiệt bay hơi 24,81 J/mol.K.
Ở điều kiện bình thường, Coban ổn định trong khơng khí và trơ với ơxi nên
thường được dùng làm tiền xu nhỏ, bảng kim loại, đồng thau, các thiết bị hóa học,
và dùng trong một số hợp kim. Coban có từ tính và nó thường được dùng chung với
niken, cả hai đều tìm thấy trong sắt từ sao băng. Trong cơ thể động vật tồn tại một
lượng nhỏ các muối Coban. Trạng thái ơxi hóa phổ biến của nó là +2 và +3, rất ít
hợp chất trong đó Coban có hóa trị +1 tồn tại. Cấu trúc tinh thể lục phương.


Hình 1.1. Các mảnh Coban điện phân

Hình 1.2. Quặng Coban

1.2.1.2. Ứng dụng và tác hại của Coban
- Ứng dụng
+ Kim loại hợp kim: Sự ổn định nhiệt độ của các hợp kim làm cho chúng thích
hợp cho sử dụng trong các cánh tua bin khí và máy bay phản lực, máy bay động cơ.
+ Lithium coban oxide (LiCoO2) được sử dụng rộng rãi trong pin lithion cực
âm.
+ Xúc tác: Một số hợp chất Coban được sử dụng trong phản ứng hóa học như
chất xúc tác q trình oxi hóa. Chất xúc tác điển hình là cacbonxylat coban (được

11


gọi là xà phòng Coban). Chúng được sử dụng trong sơn, vecni và mực sấy thơng
qua q trình oxy hóa của dầu khô.
+ Thuốc màu và màu: Trước thế kỉ XIX, Coban được sử dụng chiếm ưu thế
trng việc tạo thuốc màu và màu. Nó đã được dung để sản xuất pha lê xanh – một
màu xanh của thủy tinh màu. Hỗn hợp Oxit coban và Oxit kẽm được sử dụng như
thuốc màu cho bức tranh vì tính ổn định cao của nó.

Hình 1.3. Thủy tinh có màu xanh coban
Ngồi ra, Coban còn là yếu tố vi lượng cần thiết cho động vật kể cả con người.
Nó là một thành phần quan trọng của Cobaltamins còn được gọi là vitamin B12.
- Tác hại
Coban là yếu tố thiết yếu cho cuộc sống ở một lượng nhỏ. Giá trị cho các muối
hòa tan Coban là 150 – 500 mg/kg. Nếu vượt quá ngưỡng này thì sẽ bị nhiều bệnh

như: viêm da tiếp xúc, bệnh cơ tim…
1.2.2. CoCl2 và khả năng tạo phức của Co2+
1.2.2.1. Giới thiệu về CoCl2
Tinh thể dạng bột màu xanh sáng, tan trong etanol, axeton, có khối lượng
riêng 3,356 g/cm3, nhiệt độ nóng chảy là 7240℃, nhiệt độ sơi là 10530℃. Có tính
hút nước mạnh tạo thành hidrat CoCl2.6H2O bền ở nhiệt độ thường, khi đun nóng
mất nước thì sẽ hóa xanh, khi nguội trong khơng khí ẩm lại có màu đỏ như cũ
CoCl2.6H2O có khối lượng riêng 1,924 g/cm3, nhiệt độ nóng chảy 860℃, rất dễ tan

12


trong nước, tan trong etanol. Dùng làm chất hấp thụ amoniac, tẩm vào giấy đo độ
ẩm, pha mực viết, chất cầm màu, chất xúc tác, …
Muối CoCl2.6H2O bị mất nước kết tinh kèm theo sự thay đổi màu sắc khả rõ
rệt:
490 𝐶

CoCl2.6H2O→
(hồng)

580 𝐶

CoCl2.4H2O→
(đỏ)

900 𝐶

1400 𝐶


CoCl2.2H2O→

CoCl2.H2O →

CoCl2

(tím hồng)

(tím xanh)

(xanh lơ)

Khi cho H2O tác dụng lên CoCl2 khan quá trình lại xảy ra ngược lại. Sự thay
đổi màu sắc đó được dung trong các ẩm kế để xác định độ ẩm của khơng khí.[6]

Hexahydrate

Anhydrous

CoCl2.6H2O

CoCl2 khan
Hình 1.4. Coban clorua

13


1.2.2.2. Khả năng tạo phức của Co2+
Cobalt là kim loại chuyển tiếp nên ion Co2+ có khả năng tạo phức với nhiều
phối tử vô cơ như CN-, NH3, ... và nhiều phối tử hữu cơ khác như axit stearit, axit

lauric, axit oleic, DTPA, … Với các phối tử khác nhau mà ion Co2+ có số phối trí
khác nhau do phụ thuộc vào nhiều yếu tố như bản chất của ion trung tâm Co2+, bản
chất của phối tử, trạng thái tập hợp và cả điều kiện môi trường nữa. Ion Co2+ có số
phối trí 2 sẽ tạo phức có cấu hình khơng gian là thẳng hoặc góc. Nếu ion Co2+có số
phối trí là 4 thì sẽ tạo phức có cấu hình không gian là vuông phẳng hay tứ diện. Nếu
ion Co2+ có số phối trí là 6 thì phức tạo thành sẽ có cấu hình khơng gian là bát
diện.[6]
1.3. Giới thiệu về ammonium oxalate
Amoni oxalat, là muối amoni của axit oxalic có cơng thức phân tử là
(NH4)2C2O4. Tinh thể hiđrat của nó có cơng thức (NH4)2C2O4.H2O, là những tinh
thể khơng màu như pha lê, không mùi, rất độc hại khi tiếp xúc với da và nếu nuốt
phải.
- Phân tử khổi của (NH4)2C2O4: 124 g/mol.
- Phân tử khối của (NH4)2C2O4.H2O: 142 g/mol.
- Khối lượng riêng (ở 25oC): 1.577 g/cm3
- Độ tan trong nước (ở 25oC) là 50g/l. Khi đun nóng đến 950C nó bị mất nước
và phân hủy nhiệt.
- Ít tan trong ethanol, khơng hịa tan trong amoniac.
- Nồng độ bão hịa của (NH4)2C2O4 là 0.36M. Dung dịch nước có tính axit yếu.
- Amoni oxalat được sử dụng làm chất nổ và hóa chất an tồn được sử dụng để
phân tích. Trong phịng thí nghiệm, oxalat amoni có thể là kết tủa ion canxi và
magie, do đó được sử dụng để tách lọc hai ion canxi và magie. Nó cịn là thuốc thử
để phân tích, trung gian tổng hợp hữu cơ.
- (NH4)2C2O4 có khả năng tạo phức với nhiều kim loại chuyển tiếp .

14


Công thức cấu tạo của (NH4)2C2O4
1.4. Giới thiệu về phức chất amoni dioxalatocobaltat (II)

Phức amoni dioxalatocobaltat (II) là một hợp chất hóa học với cơng thức
(NH4)2[Co(C2O4)2], được tạo thành dựa vào phản ứng giữa dung dịch Coban (II)
clorua với dung dịch amoni oxalat trong môi trường rượu etylic ở nhiệt độ thấp.
Phương trình phản ứng tổng hợp phức amoni dioxalatocobaltat (II):
2(NH4)2C2O4 + CoCl2 → (NH4)2[Co(C2O4)2] + 2NH4Cl
Công thức cấu tạo của phức:

2O

O
O

2NH4+.

O
Co

O

O

O

O

Tính chất: Phức ở dạng bột mịn, có màu hồng phấn, ít tan trong nước.
1.5. Các phương pháp tổng hợp phức và nghiên cứu xác định thành phần của
phức chất [1], [4], [5], [7]
1.5.1. Phương pháp tổng hợp phức
- Tổng hợp phức chất từ kim loại

- Tổng hợp phức chất từ các hợp chất đơn giản của kim loại
- Tổng hợp phức chất nhờ phản ứng thay thế phối tử
- Tổng hợp phức chất nhờ phản ứng oxi hóa – khử phức chất
1.5.2. Phương pháp nghiên cứu xác định thành phần của phức chất
1.5.2.1. Phương pháp nhiễu xạ
Phương pháp phổ Ronghen là phương pháp vật lý rất hữu hiệu để nghiên cứu

15