MasterSchool
Đăng nhậpHS

Hóa học lớp 12 · KNTT · Chương 8

Lý thuyết Hóa học 12 Bài 28: Sơ lược về phức chất

Chương 8: Sơ lược về dãy kim loại chuyển tiếp thứ nhất và phức chất · Kết nối tri thức với cuộc sống

Tóm tắt lý thuyết Hóa học 12 Bài 28: Sơ lược về phức chất theo chương trình SGK Kết nối tri thức với cuộc sống. Hệ thống hoá toàn bộ kiến thức trọng tâm, phương trình phản ứng hóa học KaTeX chuẩn, bảng biểu trực quan và câu hỏi củng cố có lời giải chi tiết.

Lớp
101112
Môn
Toán họcVật lýHóa họcNgữ vănTiếng AnhSinh họcLịch sửĐịa lýGiáo dục kinh tế & pháp luậtTin họcCông nghệ

I. Một số khái niệm cơ bản về phức chất

- Phức chất là hợp chất có chứa nguyên tử trung tâm (thường được kí hiệu là M) và các phối tử (thường được kí hiệu là L).

Trong đó:

+ Nguyên tử trung tâm là cation kim loại hoặc nguyên tử kim loại liên kết với các phối tử. + Phối tử là anion hoặc phân tử.

+ Phức chất có thể mang điện tích hoặc không mang điện tích.

+ Trong công thức phức chất, nguyên tử trung tâm M và các phối tử L thường được đặt trong móc vuông.

- Ví dụ 1: Phức chất [Co(NH3)6]3+ có điện tích là +3, nguyên tử trung tâm là Co3+ và phối tử là NH3.

- Ví dụ 2: Phức chất [Zn(OH)4]2- có điện tích là -2, nguyên tử trung tâm là Zn2+ và phối tử là OH-.

Chú ý:

+ Trong công thức của phức chất, cầu nội được đặt trong móc vuông. Cầu nội của phức chất gồm nguyên tử trung tâm M và các phối tử L. Khi cầu nội mang điện tích, phức chất thường chứa ion cầu ngoại, các ion này trung hòa điện tích với ion cầu nội

Ví dụ:

Hình ảnh minh họa SGK Hóa học 12

+ Trong nhiều trường hợp, người ta chỉ quan tâm đến cầu nội do nó quyết định tính chất của phức chất.

Ví dụ: Trong dung dịch thuốc thử Tollens, phức [Ag(NH3)2]OH phân li như sau:

[Ag(NH3)2]OH →\to [Ag(NH3)2]+ + OH-

Cation cầu nội  →\to [Ag(NH3)2]+ quyết định tính chất của thuốc thử Tollens.

II. Một số dạng hình học của phức chất

Trong phức chất [MLn] (điện tích đã dược lược bỏ), các phối tử L sắp xếp một cách xác định xung quanh nguyên tử trung tâm M tạo ra các dạng hình học khác nhau, phổ biến là dạng tứ diện, vuông phẳng và bát diện.

Hình ảnh minh họa SGK Hóa học 12

Chú ý: Nét màu xanh nối các phối tử L trong phức chất để chỉ rõ dạng hình học của phức chất, nét màu trắng chỉ liên kết giữa M và L.

III. Liên kết trong phức chất

1. Liên kết giữa nguyên tử trung tâm và phối tử

- Liên kết hóa học giữa nguyên tử trung tâm M và phối tử L trong phức chất là liên kết cho – nhận, được hình thành nhờ sự cho cặp electron chưa liên kết của phối tử vào orbital trống của nguyên tử trung tâm.

- Ví dụ:

+ Liên kết trong phức chất [Co(OH)4]2- được hình thành do phối tử OH- cho cặp electron chưa liên kết vào AO trống của nguyên tử trung tâm Co3+.

+ Liên kết trong phức chất [Zn(NH3)6]3+ được hình thành do phối tử NH3 cho cặp electron chưa liên kết vào AO trống của nguyên tử trung tâm Zn2+.

2. Sự hình thành phức chất aqua của một số ion kim loại chuyển tiếp

Trong dung dịch, các ion kim loại chuyển tiếp Mn+ thường nhận cặp electron chưa liên kết của H2O tạo thành liên kết cộng hóa trị kiểu cho- nhận, hình thành phức chất aqua. Hầu hết các phức chất aqua có dạng hình học bát diện ([M(H2O)6]n+).

🌟 Em đã học (Ghi nhớ kiến thức trọng tâm)

  • Khái niệm phức chất (hợp chất phối trí): Là hợp chất gồm nguyên tử hoặc ion trung tâm (thường là ion kim loại chuyển tiếp) liên kết phối trí với các phối tử (ligand) bao quanh.
  • Cấu tạo phức chất: Gồm 3 thành phần cơ bản: 1. Nguyên tử/ion trung tâm (MM): Thường có các orbital trống nhận electron (như Cu2+,Fe3+,Ag+,Ni2+,Pt2+Cu^{2+}, Fe^{3+}, Ag^+, Ni^{2+}, Pt^{2+}); 2. Phối tử (ligand LL): Phân tử hoặc ion có cặp electron tự do nhường electron (như phân tử trung hòa H2O,NH3,COH_2O, NH_3, CO hoặc anion OH−,Cl−,CN−OH^-, Cl^-, CN^-); 3. Liên kết phối trí (liên kết cho - nhận): Hình thành do sự xen phủ giữa orbital chứa cặp electron tự do của phối tử với orbital trống của ion trung tâm.
  • Số phối trí và dạng hình học của phức chất: Số phối trí là tổng số liên kết σ\sigma mà các phối tử tạo thành với nguyên tử trung tâm. Các dạng hình học phổ biến: Số phối trí 2 có dạng đường thẳng (như [Ag(NH3)2]+[Ag(NH_3)_2]^+); Số phối trí 4 có dạng tứ diện (như [Zn(OH)4]2−[Zn(OH)_4]^{2-}) hoặc vuông phẳng (như cisplatin [Pt(NH3)2Cl2][Pt(NH_3)_2Cl_2]); Số phối trí 6 có dạng bát diện đều (như [Cu(H2O)6]2+,[Fe(CN)6]3−[Cu(H_2O)_6]^{2+}, [Fe(CN)_6]^{3-}).
  • Phối tử một càng và phối tử nhiều càng (phức chelat): Phối tử một càng (monodentate) chỉ liên kết qua 1 nguyên tử cho (như H2O,NH3,Cl−H_2O, NH_3, Cl^-); Phối tử nhiều càng (polydentate / chelat) có từ hai nguyên tử cho trở lên có thể 'ngoạm' vào ion trung tâm tạo vòng càng khép kín cực kì bền vững (ví dụ: ethylenediamine enen hai càng, anion EDTA4−EDTA^{4-} sáu càng).

Câu hỏi ôn tập & củng cố bài học

Nêu các thành phần cấu tạo, xác định nguyên tử trung tâm, phối tử, số phối trí và điện tích của phức chất trong các chất sau: [Cu(NH3)4]SO4[Cu(NH_3)_4]SO_4 và K3[Fe(CN)6]K_3[Fe(CN)_6]?
1. Trong hợp chất [Cu(NH3)4]SO4[Cu(NH_3)_4]SO_4: - Cầu nội phức: Cation phức chất [Cu(NH3)4]2+[Cu(NH_3)_4]^{2+}. Cầu ngoại: Anion SO42−SO_4^{2-}. - Nguyên tử trung tâm: Ion kim loại đồng Cu2+Cu^{2+}. - Phối tử (ligand): Phân tử ammonia (NH3NH_3). - Số phối trí của Cu2+Cu^{2+}: 4 (do có 4 phân tử NH3NH_3 liên kết). - Điện tích của ion phức: +2. 2. Trong hợp chất K3[Fe(CN)6]K_3[Fe(CN)_6]: - Cầu nội phức: Anion phức chất [Fe(CN)6]3−[Fe(CN)_6]^{3-}. Cầu ngoại: 3 cation K+K^+. - Nguyên tử trung tâm: Ion sắt(III) Fe3+Fe^{3+}. - Phối tử (ligand): Anion cyanide (CN−CN^-). - Số phối trí của Fe3+Fe^{3+}: 6 (do có 6 phối tử CN−CN^- liên kết). - Điện tích của ion phức: -3.
Bản chất của liên kết phối trí trong phức chất là gì? So sánh liên kết phối trí với liên kết cộng hóa trị thông thường?
Bản chất: Liên kết phối trí (liên kết cho - nhận) là một loại liên kết cộng hóa trị đặc biệt, trong đó cặp electron dùng chung được đóng góp hoàn toàn từ một nguyên tử (phối tử - chất cho), đưa vào orbital hóa trị hoàn toàn còn trống của nguyên tử kia (nguyên tử trung tâm - chất nhận). So sánh: - Giống nhau: Sau khi hình thành liên kết, cặp electron dùng chung phân bố giữa hai nguyên tử liên kết, về mặt bản chất điện tích và độ dài liên kết thì không có sự khác biệt giữa liên kết phối trí và liên kết cộng hóa trị thông thường. - Khác nhau về nguồn gốc: Trong liên kết cộng hóa trị thông thường, mỗi nguyên tử tham gia đóng góp 1 electron để tạo cặp electron chung (A⋅+⋅B→A:BA\cdot + \cdot B \to A:B); trong liên kết phối trí, một nguyên tử cho cả cặp electron còn nguyên tử kia chỉ cung cấp orbital trống (A:+□B→A→BA: + \square B \to A \to B).
Thế nào là hiệu ứng chelat (vòng càng) và tại sao phức chất chelat lại bền hơn nhiều so với phức chất tương ứng tạo bởi phối tử một càng?
Hiệu ứng chelat là hiện tượng các phức chất tạo bởi phối tử đa càng (polydentate ligand) có độ bền nhiệt động học cao vượt trội so với các phức chất có cùng ion trung tâm tạo bởi các phối tử một càng (monodentate ligand) tương đương. Giải thích nguyên nhân: 1. Về mặt nhiệt động học (Entrophy ΔS\Delta S): Khi thay thế các phối tử một càng bằng một phối tử đa càng, số lượng hạt phân tử tự do được giải phóng ra dung dịch tăng lên (ví dụ: [Ni(NH3)6]2++3en⇌[Ni(en)3]2++6NH3[Ni(NH_3)_6]^{2+} + 3en \rightleftharpoons [Ni(en)_3]^{2+} + 6NH_3, từ 4 hạt ban đầu sinh ra 7 hạt sản phẩm), làm tăng độ hỗn loạn của hệ (ΔS>0\Delta S > 0), khiến biến thiên thế đẳng áp ΔG=ΔH−TΔS<0\Delta G = \Delta H - T\Delta S < 0 âm hơn rất nhiều. 2. Về mặt động học: Khi một đầu của phối tử đa càng bị đứt ra, đầu kia vẫn còn gắn chặt với ion trung tâm nên đầu tự do dễ dàng quay lại tái tạo liên kết ngay lập tức.
Mô tả hiện tượng và viết phương trình hóa học khi cho từ từ dung dịch NH3NH_3 đến dư vào ống nghiệm chứa dung dịch CuSO4CuSO_4?
Hiện tượng: 1. Giai đoạn đầu khi nhỏ vài giọt dung dịch NH3NH_3: Xuất hiện kết tủa màu xanh lam nhạt lắng xuống đáy ống nghiệm. 2. Khi tiếp tục nhỏ dung dịch NH3NH_3 đến dư và lắc đều: Kết tủa màu xanh lam nhạt tan hoàn toàn, tạo thành một dung dịch trong suốt có màu xanh lam thẫm (xanh chàm) cực kì rực rỡ và đặc trưng. Phương trình phản ứng: - Giai đoạn 1: NH3NH_3 có tính base làm kết tủa Cu(OH)2Cu(OH)_2: CuSO4+2NH3+2H2O→Cu(OH)2↓ (xanh lam nhạt)+(NH4)2SO4CuSO_4 + 2NH_3 + 2H_2O \to Cu(OH)_2 \downarrow \text{ (xanh lam nhạt)} + (NH_4)_2SO_4 - Giai đoạn 2: Dung dịch NH3NH_3 dư đóng vai trò phối tử hòa tan kết tủa tạo phức chất tan tetraamminecopper(II): Cu(OH)2+4NH3→[Cu(NH3)4](OH)2 (dung dịch xanh lam thaˆ˜m)Cu(OH)_2 + 4NH_3 \to [Cu(NH_3)_4](OH)_2 \text{ (dung dịch xanh lam thẫm)}

Đề luyện tập theo bài

Bài 28: Sơ lược về phức chất - Đề 1 (Nhận biết)28 câu hỏi · Nhận biết
Làm đề
Bài 28: Sơ lược về phức chất - Đề 2 (Thông hiểu)28 câu hỏi · Thông hiểu
Làm đề
Bài 28: Sơ lược về phức chất - Đề 3 (Vận dụng)28 câu hỏi · Vận dụng
Làm đề
Bài 28: Sơ lược về phức chất - Đề 4 (Tổng hợp)28 câu hỏi · Vận dụng cao
Làm đề
Bài 28: Sơ lược về phức chất - Đề 5 (Nâng cao)28 câu hỏi · Tổng hợp
Làm đề