GIA SƯ SV · HÓA HỌC 12

Bài 28. Sơ lược về phức chất và liên kết phối trí – Hóa học 12

Sơ đồ kiến thức do Gia Sư SV biên soạn. Chạm hình để xem lớn; mô hình không thể hiện tỉ lệ thực.

Mục tiêu: Hiểu nguyên tử/ion trung tâm, phối tử, số phối trí, điện tích và dạng hình học; giải thích liên kết cho – nhận.

Cần biết trước: Ion, số oxi hóa, cặp electron chưa liên kết, hình học phân tử cơ bản.

1. Phức chất gồm những thành phần nào?

Phức chất thường chứa một nguyên tử hoặc ion kim loại trung tâm được bao quanh bởi các phối tử liên kết với trung tâm. Phối tử có thể là phân tử trung hòa (NH₃, H₂O, CO) hoặc ion (Cl⁻, CN⁻, OH⁻). Ví dụ $[A g (N H_{3})_{2}]^{+}$ gồm Ag⁺ ở trung tâm và 2 phối tử NH₃; $[F e (C N)_{6}]^{4 -}$ gồm Fe²⁺ và 6 phối tử CN⁻.

Liên kết phối trí có thể được mô tả như sự cho cặp electron của phối tử vào orbital phù hợp của trung tâm. Đây là mô hình nhập môn; tính chất thực tế còn chịu ảnh hưởng của cấu trúc điện tử phức tạp hơn.

2. Tính điện tích và số oxi hóa bằng quy tắc cộng đại số

$q_{phức} = x_{trung tâm} + \sum q_{phối tử}$

Trong $[F e (C N)_{6}]^{4 -}$ , mỗi CN⁻ có điện tích −1: $x + 6 (- 1) = - 4 \Rightarrow x = + 2$ . Trong $[P t C l_{4}]^{2 -}$ , $x + 4 (- 1) = - 2 \Rightarrow x = + 2$ . Với phức trung hòa $[F e (C O)_{5}]$ , CO trung hòa nên Fe có số oxi hóa 0 trong cách xác định hình thức thông dụng.

Số phối trí biểu thị số nguyên tử cho liên kết trực tiếp với trung tâm (không chỉ là số phân tử nếu phối tử nhiều càng). Với các phối tử một càng: $[C o (N H_{3})_{6}]^{3 +}$ có số phối trí 6; $[P t C l_{4}]^{2 -}$ có số phối trí 4.

3. Hình học phức chất phải gắn với ví dụ cụ thể

Số phối trí 2, dạng thẳng: $[A g (N H_{3})_{2}]^{+}$ .
Số phối trí 4, tứ diện: $[C u C l_{4}]^{2 -}$ (dạng gần tứ diện theo điều kiện).
Số phối trí 4, vuông phẳng: $[P t C l_{4}]^{2 -}$ .
Số phối trí 6, bát diện: $[C o (N H_{3})_{6}]^{3 +}$ .

Cùng số phối trí 4 không suy ra luôn cùng hình học: cần xét kim loại, số oxi hóa và phối tử. Hình vẽ phải có dấu điện tích toàn phức đặt ngoài ngoặc vuông đúng vị trí.

4. Phức aqua và màu của dung dịch

Nước đóng vai trò phối tử trong nhiều phức aqua, chẳng hạn $[C u (H_{2} O)_{6}]^{2 +}$ . Khi thay phối tử, màu của phức có thể thay đổi. Đây là cơ sở của các hiện tượng tạo phức và thay thế phối tử được học tiếp ở Bài 29.

Ví dụ có lời giải: Phân tích ion phức

Đề: Trong $[C o (N H_{3})_{6}]^{3 +}$ , xác định điện tích phối tử, số oxi hóa Co và số phối trí.

Giải: NH₃ trung hòa (điện tích 0). Gọi số oxi hóa Co là x: $x + 6 \times 0 = + 3 \Rightarrow x = + 3$ . Có 6 nhóm NH₃ cho liên kết nên số phối trí là 6; hình học điển hình là bát diện.

Ví dụ có lời giải: Điện tích phức

Với Fe³⁺ phối trí 6 CN⁻, tổng điện tích là $+ 3 - 6 = - 3$ , viết $[F e (C N)_{6}]^{3 -}$ ; không nhầm với phức Fe²⁺ có điện tích −4.

Lỗi cần tránh

Nhầm điện tích toàn phức với số oxi hóa trung tâm; 2. coi NH₃ mang điện +1; 3. bỏ dấu ngoặc vuông; 4. suy mọi phức 4 phối trí là tứ diện; 5. đếm nguyên tử trong công thức thay vì nguyên tử cho của phối tử.

Phức có bốn phối tử một càng có bắt buộc là tứ diện?

Không. [PtCl₄]²⁻ vuông phẳng; các phức phối trí bốn khác có thể gần tứ diện. Số phối trí và hình học là hai thông tin cần xét riêng.

Biên soạn và minh họa: Gia Sư SV.