TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC =====***===== HOÀNG THỊ DƯƠNG ỨNG DỤNG THUYẾT VB, TRƯỜNG TINH THỂ GIẢI THÍCH MỘT SỐ PHỨC CHẤT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa vô Người hướng dẫn khoa học: ThS Hoàng Quang Bắc HÀ NỘI, 2015 LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian cố gắng tìm tòi, nghiên cứu, khoá luận tốt nghiệp với đề tài: “Ứng dụng thuyết VB, trường tinh thể giải thích một số phức chất” đã được hoàn thành Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới ThS Hoàng Quang Bắc người đã quan tâm, động viên và tận tình hướng dẫn em quá trình thực hiện khoá luận này Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa hoá học của trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt quá trình học tập và nghiên cứu Nhân dịp này em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình bạn bè đã ở bên giúp đỡ động viên em suốt quá trình học tập vừa qua Mặc dù đã hết sức cố gắng công việc hoàn thành khoá luận không thể tránh khỏi những thiếu xót Vì vậy, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô và bạn bè! Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Sinh viên Hoàng Thị Dương DANH MỤC VIẾT TẮT AO : orbitan NL : lượng NLOĐTTT : lượng ổn định trường tinh thể KL : kim loại TH : trường hợp T : tetraedre (tứ diện) CSFE : Năng lượng bền hoá trường tinh thể DANH MỤC BẢNG HÌNH BẢNG Bảng 1.1 Tên của các phối tử Bảng 1.2.Thông số tách lượng trường tinh thể 13 Bảng 1.3 Bước sóng của ánh sáng trông thấy và màu 14 Bảng 2.1 Một số dạng lai hoá 17 HÌNH Hình 1.1 Đồng phân cis-điclorođiammin Platin (II) và đồng phân trans -điclorođiammin Platin (II) Hình 1.2 Đồng phân cis-điclorotetraammin coban (III) và đồng phân trans-điclorotetraammincoban (III) Hình 1.3 Giản đồ tách lượng của phức bát diện 11 Hình 1.4 Giản đồ tách lượng của phức tứ diện 12 Hình 2.1 Dạng hình học của ion phức [CoF6]3- 20 Hình 2.2 Dạng hình học của ion phức [Co(CN)6]3- 22 Hình 2.3 Cấu tạo vuông phẳng của phức chất [NiSe4]2- 28 Hình 2.4 Cấu tạo vuông phẳng của phức chất trans-[PtCl2(NH3)2(H2O)2]2+ 29 Hình 2.5 Cấu tạo của phức chất trans-[PtCl2(NH3)2(H2O)2]2+ 29 Hình 2.6 Cấu tạo của phức Fe(CO)5 33 Hình 2.7 Cấu tạo của phức [Co2(CO)8] 33 Hình 2.8 Cấu tạo của phức Ni(CO)4 34 Hình 3.1 Sự biến đối orbitan phức bát diện 37 Hình 3.2 Sự tách mức lượng orbital d phức bát diện 37 Hình 3.3 Sự biến đổi lượng của orbital d phức tứ diện 38 Hình 3.4.Sự tách lượng orbital d phức tứ diện 39 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHỨC CHẤT 1.1 Một số khái niệm phức chất [2][6][10] 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Cấu tạo phức chất 1.2 Thuyết VB giải thích liên kết phức chất [8] 1.2.1 Luận điểm 1.2.2 Nội dung 1.2.3 Ưu nhược điểm của thuyết VB 10 1.3 Thuyết trường tinh thể giải thích phức chất [8] 10 1.3.1 Luận điểm 10 1.3.2 Nội dung 11 1.3.3 Giải thích một số tính chất của phức: 12 1.3.4 Ưu điểm hạn chế 14 CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG THUYẾT VB VÀO GIẢI THÍCH MỘT SỐ PHỨC CHẤT 16 2.1 Nội dung [6] 16 2.1.1 Một số trường hợp lai hoá 16 2.1.2 Cường độ của phối tử 17 2.2 Giải thích phức chất theo thuyết VB 17 2.3 Một số bài tập ứng dụng 18 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG THUYẾT TRƯỜNG TINH THỂ GIẢI THÍCH MỘT SỐ PHỨC CHẤT 36 3.1 Cơ sở thuyết trường tinh thể [8][9] 36 3.2 Thông số tách lượng ( ký hiệu:= -10Dq ) 36 3.3 Các yếu tố ảnh hưởng thông số tách 39 3.4 Ảnh hưởng của trường phối tử đến cấu hình electron d của ion trung tâm 41 3.5 Năng lượng bền hoá bởi trường tinh thể 42 3.6 Bài tập ứng dụng thuyết trường tinh thể giải thích phức chất 43 KẾT LUẬN 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Phức chất là một bộ phận quan trọng của hoá học vô hiện đại Thật vậy, phần lớn các hợp chất vô là những phức chất Trong các giáo trình hoá vô thường có phần dành riêng hoặc đề cập đến phức chất, việc giải thích sự hình thành và tồn tại của nhiều hợp chất vô dựa sở các thuyết liên kết phức chất Phức chất ngày càng có nhiều ứng dụng rộng rãi không hoá học mà còn cả các lĩnh vực sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, y học, đời sống…Vì thế, một những hướng nghiên cứu của hoá học vô là phức chất đã được bắt đầu khá sớm và ngày càng phát triển Để có thể làm tốt công tác nghiên cứu ứng dụng vào các lĩnh vực trên, phải có những kiến thức bản về phức chất Từ thực tế nói trên, mạnh dạn chọn đề tài: “Ứng dụng thuyết VB, trường tinh thể giải thích một số phức chất” nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho các bạn học tập và nghiên cứu Mục đích, nhiệm vụ của nghiên cứu của đề tài 2.1 Mục đích nghiên cứu Ứng dụng thuyết VB, trường tinh thể giải thích một số phức chất 2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu Tổng quan một số vấn đề về phức chất, thuyết VB và thuyết trường tinh thể Nghiên cứu ứng dụng thuyết VB, trường tinh thể giải thích một số phức chất Nghiên cứu hướng dẫn đưa cách giải Giả thuyết khoa học Việc vận dụng thuyết VB, thuyết trường tinh thể giải thích một số phức chất rất quan trọng Để phát triển nâng cao lực nhận thức, tư duy, sáng tạo, độc lập của người học thì phải xây dựng hệ thống câu hỏi và bài tập có chất lượng cao Phương pháp nghiên cứu 4.1 Phương pháp đọc sách và tài liệu tham khảo 4.2 Phương pháp thực nghiệm 4.3 Phương pháp chuyên gia CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHỨC CHẤT 1.1 Một số khái niệm phức chất [2][6][10] 1.1.1 Khái niệm Khái niệm phức ở chủ yếu được giới hạn những phân tử loại MLk, đó k ion hay phân tử L được gọi phối tử phân bố một cách xác định chung quanh nguyên tử hay ion kim loại chuyển tiếp M được gọi ion tạo phức, nguyên tử tạo phức hay nói chung hạt tạo phức Ví dụ: Một số phức chất là chất điện ly, phân ly thành ion phức: H 2[SiF6]; H[AuCl4] (axit); [Cu(NH3)4](OH)2 (bazơ); K2[HgI4] (muối) Ngoài còn những phức chất không là chất điện ly, không tồn tại những ion phức: [Pt(NH3)2Cl2]; [Ni(CO)4] Phần viết ngoặc vuông bao gồm hạt tạo phức và các phối tử gọi là cầu nội hay còn gọi là cầu phối trí 1.1.2 Cấu tạo phức chất 1.1.2.1 Nguyên tử trung tâm Chất tạo phức có thể ion hay nguyên tử và thường được gọi chung nguyên tử trung tâm Phối tử hay ligand là ion ngược dấu hay phân tử trung hòa điện được phối trí xung quanh nguyên tử trung tâm Điện tích cầu nội tổng điện tích của ion ở cầu nội Những ion nằm ngoài ngược dấu với cầu nội tạo nên cầu ngoại Ví dụ: Trong phức [Cu(NH3)4](OH)2 cầu nội [Cu(NH3)4]2+ (gồm ion Cu2+ phân tử NH3) cầu ngoại ion OH- Cầu nội của phức chất có thể cation (ví dụ: [Cu(NH3)4] 2+, có thể anion (ví dụ:[AuCl4], [SiF6]2-), có thể phân tử trung hòa điện, không phân ly dung dịch (ví dụ: [Ni(CO)4] ) a, Hãy vẽ giản đồ tách mức lượng cho phức chất b, Tính lượng ổn định trường tinh thể theo NL tách ∆ và NL ghép đôi electron P c, Giải thích tại các phức coban có nhiều màu Ti(IV) và Zn(II) lại không màu Momen từ, B 0,0 4,9 3,8 3,8 1,7 Phức [Co(NH3)6]3+ [Co(F)6]3[Co(H2O)6]2+ [Co(Cl)4]2[Co(oaph)2] Màu Vàng Xanh Hồng Xanh Đỏ Hướng dẫn a, Áp dụng công thức 𝝁 = √𝒏(𝒏 + 𝟐) Từ giá trị momen từ tính được số e chưa ghép đôi ở phức 1,2,3,4,5 lần lượt là 0,4,3,3,1 Phức 1,2,3 có cấu trúc bát diện ( phối tử ) Phức [Co(NH3)6]3+ NLOĐ= 2,4∆0 +2P Phức [Co(F)6]3NLOĐ= - 0,4∆0 52 Phức [Co(H2O)6]2+ NLOĐ= - 0,8∆0 Phức [Co(Cl)4]2NLOĐ= - 0,6∆0 Phức [Co(oaph)2] NLOĐ= - 2,684∆0 + P [CoCl4]2- và [Co(oaph)2] có số phối trí là vì không có nguyên tử cho (oaph là phối tử càng ) Chúng có thể vuông phẳng hoặc tứ diện Phức tứ diện tương ứng với 3e chưa ghép đôi Còn phức vuông phẳng tương ứng với 1e chưa ghép đôi c, Phức Co có nhiều màu vì Co(II) và Co(III) đều có các obitan chưa được lấp đầy e Electron có thể chuyển từ obitan có lượng thấp lên obitan có lượng cao Năng lượng cần thiết cho sự chuyển e đó nằm vùng nhìn thấy Trái lại, phức Zn(II) không màu vì các obitan d đã được lấp đầy hoàn toàn và bất kì sự chuyển e nào lên obitan có lượng cao đòi hỏi lượng nằm ngoài vùng nhìn thấy đó không có màu Ti(IV) không có electron d, nên không có sự chuyển e, đó không có màu Câu 30: 53 Viết cấu hình của phức sau theo thuyết trường tinh thể [Fe(H2O)6]2+ và [Fe(CN)6]4- Biết lượng tách tương ứng với các phúc là ∆1 = 38kcal/mol và ∆2 = 95kcal/mol Hãy tính nang lượng ổn định trường tinh thể và momen từ của phức Hướng dẫn [Fe(H2O)6]2+: ∆1 P có sự dồn e Cấu hình e phức 𝑡2𝑔 Phức spin thấp, nghịch từ NLOĐ = (-(0,4.6) +0.0,6)∆2 + 3P = -2,4 ∆2 + 3P= -2,4.95 +3 50 = -78kcal/mol Câu 31: 54 Người ta tổng hợp [NiSe4]2-, [ZnSe4]2- và xác định phức chất của Ni có hình vuông phẳng, của Zn có hình tứ diện đều Hãy đưa một cấu tạo hợp lí cho trường hợp giải thích quan điểm của Phức chất [PtCl2(NH3)2] xác định là đồng phân trans- Nó phản ứng chậm với Ag2O cho phức chất [PtCl2(NH3)2(OH2)2]2+ (kí hiệu X) Phức chất X không phản ứng với etylenđiamin (en) tỉ lệ mol phức chất X : en = : Hãy giải thích kiện vẽ (viết) cấu tạo của phức chất X Hướng dẫn Niken có mức oxi hoá phổ biến nhất +2, kẽm có mức oxi hoá phổ biến nhất +2 Selen có tính chất giống lưu huỳnh đó có khả tạo thành ion polyselenua Se 22 hay [ -Se —Se-]2- Cấu tạo vuông phẳng của phức chất [NiSe4]2- cấu hình electron của ion Ni2+ cho phép sự lai hoá dsp2 Cấu tạo tứ diện đều của phức chất [ZnSe4]2- cấu hình electron của Zn2+ cho phép sự lai hoá sp3 Tổng hợp của yếu tố cho phép đưa cấu tạo sau của phức chất: Se Se Se Ni Se Zn Se Se Se Se đó ion điselenua đóng vai trò phối tử [PtCl2(NH3)2] (1) là đồng phân trans- đòi hỏi phức chất phải có cấu tạo vuông phẳng: 55 Cl H3N Pt NH3 (1) Cl Phản ứng của (1) với Ag2O: Trans-[PtCl2(NH3)2] + Ag2O + H2O → Trans-[PtCl2(NH3)2(H2O)2]2+ + 2OHEtylenđiamin là phối tử hai mạch ngắn Khi phối trí với ion kim loại chiếm vị trí phối trí cạnh (vị trí cis) Hiện tượng en không thể phản ứng với [PtCl2(NH3)2(H2O)2]2+ theo phản ứng: [PtCl2(NH3)2(H2O)2]2+ + en → [PtCl2(NH3)2(H2O)2en]2+ + 2H2O chứng tỏ phân tử H2O nằm ở vị trí trans đối với Như vậy công thức cấu tạo của phức chất phải là: OH2 Cl H3N Pt NH3 Cl OH2 Câu 32: Trong TH nào NL tách ∆ hoặc NN ổn định trường tinh thể Hai trường hợp có trùng không ? cho ví dụ ? Giải thích tại thuyết trường tinh thể không áp dụng với phức của KL thuộc phân nhóm chính Cho các ion có phân lớp ngoài cùng d5, d6,d7, d8,d9,d10 Ion dn nào có NL ổn định trường tinh thể nhỏ nhất TH lượng tách ∆ lớn NL ghép đôi P giải thích ? Ion phức dn nào có tính chất từ thay đổi đối với phối tử trường mạnh và trường yếu trường bát diện Giải thích ? 56 Hướng dẫn ∆ = không có trường hoặc trường đối xứng trường hợp của ion tự NLOĐTTT = Khi electron chiếm có mức NL thấp và cao trường hợp ion phức d5 trường yếu và ion phức d10 Kim loại thuộc phân nhóm chính không có lớp vỏ d điền electron Chỉ có lớp d trống hoặc lớp d đã lấp đầy NLOĐTTT = Chỉ có d10 (NLODTTT=0), nếu ∆ < P có d5 và d10 d4, d5,d6, d7 Đối với d1, d2, d3 các electron điền vào obitan mức thấp nên không phụ thuộc vào ∆ Đối với d8, d9, d10 các obitan mức thấp đã được điền đủ nên không phụ thuộc vào ∆ Câu 33: Hãy xác định ion phức [Mn(CN)6]3- có e độc thân Phức spin cao hay thấp Hiệu số của mức lượng t2g và eg của obitan nguyên tử trường tinh thể bát diện hoặc tứ diện phụ thuộc vào ion trung tâm và cả phối tử tạo nên phức a, ion Kl nào sau có thể cho giá trị này lớn nhất (a) Rh3+ (b) Cr3+ (c) Fe3+ (d)Co3+ b, Phối tử nào sau có thể cho giá trị ∆0 lớn nhất (a) CN- (b)NH3 (c) H2O, (d) OHHướng dẫn Ion kim loại Mn3+: [Ar]3d4 [Mn(CN)6]3- có electron độc thân Phức spin thấp thông số ∆ lớn a, (a) Rh3+ b, (a) CNCâu 34: 57 Phổ hấp thụ của [Cu(H2O)6]2+ có một cực đại hấp thụ 12500cm-1 Tại chuyển từ [Ti(H2O)6]3+ sang [Cu(H2O)6]2+ lại có chuyển dịch phổ hấp thụ vậy? Hướng dẫn Phổ hấp thụ của [Cu(H2O)6]2+ có một cực đại hấp thụ ở 12500cm-1 Các ion Cu2+ có điện tích 2+ nên hút phối tử yếu Ti3+ Ảnh hưởng của phối tử đến các mây điện tích electron d giảm nên lượng tách nhỏ trường hợp Ti3+ Do đó bức xạ chuyển sang vùng có bước sóng dài Câu 35: Hãy giải thích ion CrO42- MnO4- thuộc phức có màu Hãy dự đoán xem vùng khả kiến ion MnO4- hấp thụ bước sóng dài hay ngắn so với ion CrO42-, biết lượng của chuyển mức kèm chuyển điện tích có liên quan đến thế khử Phổ hấp thụ e của ion [Mn(H2O)6]2+ vùng trống 600 500 400 20.0 00 25.00 300 0.03 0.02 0.01 30.00 Tần số cm-1 Giải thích nguyên nhân gây cường độ bé của giải hấp thụ, gây màu yếu của [Mn(H2O)6]2+ 58 Hướng dẫn Ion MnO4- có màu tím, ion CrO42- có màu vàng đậm Những ion đó theo thuyết trường tinh thể được xem những phức chất của kim loại chuyển tiếp Cường độ màu lớn của chúng không thể sinh bởi sự chuyển dời electron d-d vì trường hợp này, ion trung tâm Mn7+ hay Cr6+ (không có electron d) Theo thuyết MO, màu đậm đó sinh bởi sự chuyển dịch e từ phối tử O đến nguyên tử trung tâm Mn hay Cr làm thay đổi điện tích của chúng sự chuyển đổi vậy được gọi sự chuyển điện tích Khi nhận lượng của bức xạ, e định chỗ chủ yếu ở nguyên tử ôxi ion MnO4- hay ion CrO42- chuyển dời đến obitan phân tử  d trống định chỗ chủ yếu ở nguyên tử kim loại Mn hay Cr Sự chuyển dời không bị ngăn cấm bởi quy tắc lọc lựa của hóa học lượng tử nên dải hấp thụ có cường độ lớn cho màu đậm MnO4- hấp thụ bước sóng dài CrO42- Cường độ hấp thụ bé của dải hấp thụ gây màu yếu của ion [M(H2O)6]2+, điều có liên quan với độ bền cao của cấu hình electron 3d5, vi phạm quy tắc: độ bội, quy tắc Laport, tính đối xứng trường bát diện Câu 36: Phổ hấp thụ của [Cu(H2O)6]2+ có một cực đại hấp thụ 12500cm-1 Tại chuyển từ [Ti(H2O)6]3+ sang [Cu(H2O)6]2+ lại có chuyển dịch phổ hấp thụ vậy? Hướng dẫn Phổ hấp thụ của [Cu(H2O)6]2+ có một cực đại hấp thụ ở 12500cm-1 Các ion Cu2+ có điện tích 2+ nên hút phối tử yếu Ti3+ Ảnh hưởng của phối tử đến các mây điện tích electron d giảm nên 59 lượng tách nhỏ trường hợp Ti3+ Do đó bức xạ chuyển sang vùng có bước sóng dài Câu 37: (Bài chuẩn bị icho 39th) Trong lịch sử có vài công thức chế tạo mực để viết mật mã hầu hết số chúng đều dựa tính chất của muối coban (II) Do có màu hồng nhạt nên mực coban trở nên không màu viết lên giấy Tuy nhiên đun nóng dòng chữ màu xanh sáng xuất hiện Chúng ta biết một số ứng dụng của muối coban (II) phụ thuộc vào biến đổi màu Những viên silica-gel có thêm vào muối Co(II) có màu xanh sáng thiết bị làm khô nhanh chóng trở thành màu hồng hút nước Đây tín hiệu để tiến hành hoạt hóa lại silica-gel (làm khô lại hấp thụ nhiều nước) Đơn giản một tờ giấy có tẩm muối CoCl2 bão hòa chuyển thành màu xanh không khí khô có hình thành CoCl2·4H2O, lại chuyển về màu hồng của CoCl2·6H2O môi trường ẩm ướt Như vậy tờ giấy có thể đóng vai trò một vật thị ẩm kế (dụng cụ xác định độ ẩm) Sử dụng giá trị nhiệt động cho bảng xác định ngưỡng độ ẩm (%) mà ẩm kế có thể phát hiện Hợp chất CoCl2.6H2O(tt) -∆f𝑯𝟎𝟐𝟗𝟖 , KJ/mol 2113.0 𝑺𝟎𝟐𝟗𝟖 , J/(molK) 346.0 CoCl2.4H2O(tt) 1538.6 211.4 H2O(l) 285.8 70.1 H2O(k) 241.8 188.7 60 Sự chuyển màu từ ”hồng (thỉnh thoảng tím) ↔ xanh da trời” mô tả giải thích có xây dựng lại kiểu phối trí quanh ion Co2+: từ bát diện (octahedral) ↔ tứ diện (tetrahedral) Ở câu chuyển cấu trúc xảy chất [Co(H2O)6]oct2+↔ [Co(H2O)4]tetr2+ Như một quy luật, hợp chất có kiểu phối trí tứ diện đều ít bão hòa so với bát diện Tuy nhiên ta thử so sánh điều này đối với phức tứ diện bát diện hợp chất Co2+ Để hiểu lý về tính chất so sánh phức: a) [Cr(H2O)6]3+ [Cr(H2O)4]3+, b) [Co(H2O)6]2+ [Co(H2O)4]2+ Vẽ giản đồ tách mức lượng của ion trung tâm theo lý thuyết trường tinh thể Chỉ tách mức lượng obitan 3d của kim loại; thông số tách mức lượng các obitan d: ∆ Đối với ion cho biết cấu hình electron có mặt phân lớp obitan d của kim loại Tính lượng bền hóa trường tinh thể (CSFE) của ion , so sánh rút kết luận Hướng dẫn Phức [Co(H2O)6]2+ [Co(H2O)4]2+ Co2+: [Ar]3d7 H2O là phối tử trường yếu không có sự dồn e Cấu hình e phức t2g4eg2 Cr(24): [Ar]3d6 Cr3+: [Ar]3d3 H2O là phối tử trường yếu không có sự dồn e a) CFSE ([Cr(H2O)6]3+) = –6/5 ∆o = –1.2∆o; 61 CFSE([Cr(H2O)4]3+) = –4/5 ∆t ≈ –16/45 ∆o = – 0.36 ∆o (cho ∆t ≈ 4/9 ∆o); b) CFSE ([Co(H2O)6]2+) = –4/5 ∆o = –0.8 ∆o; CFSE ([Co(H2O)4]2+) = –6/5 ∆t ≈ –24/45 ∆o = –0.53 ∆o (cho ∆t ≈ 4/9 ∆o); Giá trị |CFSE(tứ diện) – CFSE(bát diện)| nhỏ nhất dựa vào cấu hình của d7 (trường hợp Co2+) Thuyết trường tinh thể giả thiết tồn tại liên kết ion giữa phối tử và ion trung tâm Điều này đúng với trường hợp của axit cứng (ion trung tâm) – bazơ cứng (phối tử) HSAB (xem dưới) Đối với ion Co2+ (gần là một axit yếu) sự xây dựng tính chất cộng hoá trị liên kết của ion trung tâm với một phối tử cực tính lớn làm bền đối với phức tứ diện 3.7 Bài tập tự giải Câu 38: Khi bị kích thích e chuyển từ mức lượng thấp lên mức lượng cao xảy hấp thụ ánh sáng ứng với bước sóng ƛ Hãy tính bước sóng này theo (A0) biết lượng tách mức của phức [Co(CN)6]3- là 99,528kcal/mol Cho h= 6,62 10-34 J s c = 3.108 m/s Câu 39: Dựa vào thuyết trương tinh thể giải thích hiện tượng hợp chất của nguyên tố chuyển tiếp thường có màu, hợp chất của nguyên tố không chuyển tiếp thường màu Các hợp chất của nguyên tố f thường có màu không? Vì sao? Câu 40: Cho biết cấu hình electron, spin toàn phần của trường tinh thể trường phối tử mạnh và trường phối tử yếu với trạng thái bản 62 của phức bát diện biết electron d của ion trung tâm 1-10 Rút kết luận phân bố e với lượng tách Câu 41: Giải thích tại các ion phức [Mn(H2O)6]2+ và [FeF6]3- màu ? cho biết H2O và F- là phối tử trường yếu Câu 42: Cả phức [Fe(CN)6]4- và phức [Fe(H2O)6]2+ đều không màu dung dịch loãng Phức thứ nhất có spin thấp và phức thứ hai có spin cao a, Có electron chưa ghép đôi ion b, Tại NL tách ∆ đối với phức khác đáng kể không phải phức nào có màu Câu 43: Giải thích tại phức [Co(NH3)6]3+ là phức spin thấp ? Sự chuyển mức d-d phức có bị cấm theo quy tắc spin không ? Giải thích tại phức [Co(NH3)6]3+ có màu ? 63 KẾT LUẬN Trong quá trình thục hiện khoá luận, đã tiến hành nghiên cứu được các nội dung sau đây: - Đưa được tổng quan về phức chất - Nội dung của thuyết VB, trường tinh thể - Sưu tầm và xây dựng một số bài tập + Ứng dụng thuyết VB vào giải thích một số phức chất + Ứng dụng thuyết trường tinh thể vào giải thích một số phức chất 64 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đào Đình Thức Cấu tạo nguyên tử liên kết hoá học Nxb ĐH THCN, 1980 Đào Đình Thức Cấu tạo nguyên tử liên kết hoá học Nxb ĐH THCN, 1980 Đặng Trần Phách Bài tập hoá sở Nxb giáo dục, 1985 Hồ Viết Quý Các phương pháp phân tích quang học hoá học Nxb ĐHQG HN, 1999 Hồ Viết Quý Phức chất, phương pháp nghiên cứu ứng dụng hoá học đại Nxb ĐHQG HN, 1995 Hồ Viết Quý Phức chất hoá học Nxb KH KT, 2000 F Cotton, G Wilkinson Cơ sở hoá học vô Nxb ĐH THCN, 1984 Hoàng Nhâm Hoá học vô tập 1,2,3 Nxb giáo dục, 2000 Hoàng Nhâm Hoá học nguyên tố T1, Nxb đại học quốc gia, 2004 10 Kiều Phương Hảo ( 2007), Thuyết VB với cấu trúc phân tử kiểu ABn của một số chất vô và vận dụng giảng dạy hoá học 10 THPT, khoá luận tốt nghiệp, Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2, Hà Nội 11 Laitinen Phân tích hoá học Nxb KH KT, 1975 12 Lê Chí Kiên Phức chất Trường Đại học tổng hợp Hà Nội, 1971 13 Nguyễn Tinh Dung Hoá phân tích Tập Nxb GD 14 Trần Thị Bình Cơ sở hoá học phức chất NXB Khoa học kĩ thuật, 2008 15 Trần Thị Đà-Nguyễn Hữu Đĩnh Phức chất Phương pháp tổng hợp nghiên cứu cấu trúc Nxb KH KT, 2007 16 Võ Quang Mai - Trần Dương (2005), Bài giảng hoá học phức chất (dành cho cao học), Huế 66 [...]... thuyết trường tinh thể vào các đối tượng này thì các kết luận thu được sẽ không phù hợp với các dữ kiện thực nghiệm 15 CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG THUYẾT VB VÀO GIẢI THÍCH MỘT SỐ PHỨC CHẤT 2.1 Nội dung [6] Liên kết hoá học hình thành trong phức chất được thực hiện bởi sự xen phủ giữa AO chứa cặp e riêng của phối tử với AO lai hoá trống có định hướng không gian thích hợp của... phân tử không thẳng hàng là không bền, phân tử sẽ biến dạng hình học để giảm tính đối xứng và độ suy biến 13 * Phổ hấp thụ và màu của phức chất Một trong những thành tựu nổi bật nhất của thuyết trường tinh thể là giải thích nguyên nhân sinh ra phô hấp thụ của phức chất các kim loại chuyển tiếp Phổ hấp thụ electron của đa số phức chất của nguyên tố d gây nên... phức chất khác nhau với các dạng lai hoá khác nhau, các phức đó có cấu hình không gian và từ tính khác nhau VD: [Fe(H2O)6]Cl3 lai hoá ngoài sp3d2 K3[Fe(CN)6] lai hoá trong d2sp3 16 Bảng 2.1 Một số trường hợp lai hoá Dạng lai hoá Dạng hình học Một số ion trung tâm sp đường thẳng Ag+; Cu+… sp3 tứ diện Fe3+; Al3+; Zn2+; Co2+; Ti3+… dsp2 vuông phẳng Pt2+; Pd2+; Cu2+; Ni2+; Au3+… d2sp3 hoặc... tứ diện đều Hãy đưa ra một cấu tạo hợp lí cho mỗi trường hợp trên và giải thích 27 b) Phức chất [PtCl2(NH3)2] được xác định là đồng phân trans- Nó phản ứng chậm với Ag2O cho phức chất [PtCl2(NH3)(H2O)2]2+ (kí hiệu là X) Phức chất X không phản ứng được với etylenđiamin (en) khi tỉ lệ mol phức chất X: en = 1 : 1 Hãy giải thích các sự kiện trên và vẽ (viết) cấu tạo của phức... 2 AO lai hoá sp trong của ion Ag+ 24 Câu 9: (Olympic hóa học các trường đại học việt nam II -2004) Với thành phần [Cr(H2O)2(NH3)2Br2]+, ion này có 5 đồng phân hình học, trong đó 1 đồng phân hình học lại có 2 đồng phân quang học, tất cả các dạng đồng phân trên đều có cấu tạo bát diện đều Áp dụng thuyết lai hóa giải thích hình dạng đó Hướng dẫn: Ta có ion Cr3+ có 6 AO lai hóa d2sp3 để... cấu trúc khác nhau và không tính đến việc tách năng lượng của các phân mức d Do đó, không cho phép giải thích và tiên đoán về quang phổ hấp thụ của các phức chất 1.3 Thuyết trường tinh thể giải thích phức chất [8] 1.3.1 Luận điểm Liên kết hoá học trong phức chất là lực tương tác tĩnh điện giữa ion trung tâm và phối tử Ion trung tâm (thường là cation kim loại)... các yếu tố trên cho phép đưa ra cấu tạo sau đây của 2 phức chất: Hình 2.3 Cấu tạo vuông phẳng của phức chất [NiSe4]2- và phức [ZnSe4]2b) [PtCl2(NH3)2] (1) là đồng phân trans- đòi hỏi phức chất phải có cấu tạo vuông phẳng: 28 Hình 2.4 Cấu tạo vuông phẳng của phức chất trans-[PtCl2(NH3)2(H2O)2]2+  Phản ứng của (1) với Ag2O: Trans-[PtCl2(NH3)2] + Ag2O + H2O → Trans-[PtCl2(NH3)2(H2O)2]2++... thành trong phức chất được thực hiện bởi sự xen phủ giữa AO chứa cặp e riêng của phối tử với AO lai hoá trống có định hướng không gian thích hợp của hạt trung tâm 2.1.1 Một số trường hợp lai hoá Cấu hình không gian của phức chất phụ thuộc vào dạng lai hoá - Lai hoá sp: cấu hình thẳng (Ag+ , Hg2+ ) - Lai hoá sp3: cấu hình tứ diện (Al3+, Zn2+ , Co2+, Fe2+, Ti3+ ) -... obitan dz2 làm bền hơn nhiều và obitan dxz; dyz được làm bền thêm một ít còn các obitan dx2-y2; dxy kém bền hơn so với phức bát diện 1.3.3 Giải thích một số tính chất của phức: * Thông số tách năng lượng (  ): Là hiệu năng lượng của obitan d”cao” với obitan d”thấp” - Với phức bát diện: mỗi electron chiếm obitan eg có năng lượng cao hơn 3 / 5o , mỗi electron chiếm obitan... tử đứng trước có trường yếu hơn phối tử đứng sau Thường những phối tử đứng trước NH3 gây trường yếu, đứng sau NH3 gây trường mạnh 2.2 Giải thích phức chất theo thuyết VB * Giải thích:  Viết cấu hình lớp ngoài cùng của NTCT: dạng chữ, dạng AO - Dựa vào bản chất của phối tử - Phối tử trường mạnh có sự dồn e ở d → viết lại cấu hình AO d - Phối tử trường ... CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG THUYẾT TRƯỜNG TINH THỂ GIẢI THÍCH MỘT SỐ PHỨC CHẤT 3.1 Cơ sở thuyết trường tinh thể [8][9] Thuyết trường tinh thể lần đầu tiên được nhà vật lý sử dụng để giải thích. ..TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC =====***===== HOÀNG THỊ DƯƠNG ỨNG DỤNG THUYẾT VB, TRƯỜNG TINH THỂ GIẢI THÍCH MỘT SỐ PHỨC CHẤT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP... số bài tập ứng dụng 18 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG THUYẾT TRƯỜNG TINH THỂ GIẢI THÍCH MỘT SỐ PHỨC CHẤT 36 3.1 Cơ sở thuyết trường tinh thể [8][9] 36 3.2 Thông số tách