GIA SƯ SV · HÓA HỌC 12

Bài 29. Một số tính chất và ứng dụng của phức chất – Hóa học 12

Mục tiêu: Nhận biết sự tạo phức qua đổi màu, hòa tan kết tủa, thế phối tử và liên hệ y học – hóa phân tích – xúc tác.

Cần biết trước: Cấu tạo phức chất, ion kim loại chuyển tiếp, phản ứng kết tủa và cân bằng hóa học.

1. Ba dấu hiệu dễ quan sát của sự tạo phức

Một phức mới có thể hình thành khi có phối tử phù hợp, gây đổi màu, kết tủa tan trở lại hoặc biến đổi tính tan. Những dấu hiệu này không phải đặc quyền của tạo phức: cần xác định ion, phối tử và môi trường mới kết luận được.

Ví dụ điển hình: dung dịch Cu²⁺ hydrat thường có màu xanh; thêm NH₃ vừa đủ có thể tạo kết tủa Cu(OH)₂; khi thêm NH₃ dư, kết tủa tan và màu dung dịch chuyển sang xanh thẫm do tạo phức ammine của Cu²⁺ trong nước.

Một cách viết cân bằng phối tử giản lược:

$$[\mathrm{C}\mathrm{u}({\mathrm{H}}_2\mathrm{O}{)}_6{]}^{2+}+4\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3\rightleftharpoons [\mathrm{C}\mathrm{u}(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3{)}_4({\mathrm{H}}_2\mathrm{O}{)}_2{]}^{2+}+4{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$$

Chú ý: Phương trình trên mô tả cân bằng thay phối tử, không mô tả toàn bộ mọi bước khi nhỏ NH₃ từ đầu (có cả tác dụng base và kết tủa trung gian).

2. Sự hòa tan AgCl trong ammonia

$$\mathrm{A}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{l}(\mathrm{s})+2\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3(\mathrm{a}\mathrm{q})\rightleftharpoons [\mathrm{A}\mathrm{g}(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3{)}_2{]}^{+}(\mathrm{a}\mathrm{q})+\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}(\mathrm{a}\mathrm{q})$$

Các phối tử NH₃ giúp ổn định Ag⁺ trong dạng phức, kéo cân bằng hòa tan AgCl theo chiều thuận khi nồng độ NH₃ thích hợp. Không tự dùng dung dịch ammonia và muối bạc tại nhà; dung dịch thải chứa bạc cần xử lí theo quy trình an toàn.

3. Thế phối tử và sự thay đổi màu

Trong môi trường nhiều chloride, phức aqua của Cu²⁺ có thể chuyển thành phức chloro:

$$[\mathrm{C}\mathrm{u}({\mathrm{H}}_2\mathrm{O}{)}_6{]}^{2+}+4\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}\rightleftharpoons [\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_4{]}^{2-}+6{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$$

Màu quan sát thay đổi theo điều kiện, nồng độ và thành phần; không định lượng ion chỉ bằng mắt nhìn. Đó là ví dụ về cân bằng phối tử, có thể dịch chuyển khi thay đổi nồng độ ion chloride.

4. Ứng dụng: hóa phân tích, y học và xúc tác

• Hóa phân tích: tạo phức chọn lọc dùng để nhận biết, xác định hoặc tách ion; điều kiện đo và chất cản trở phải được kiểm soát.
• Y học: cisplatin là một phức chất platinum(II), công thức phân tử $[\mathrm{P}\mathrm{t}(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3{)}_2\mathrm{C}{\mathrm{l}}_2]$ ở dạng cis; đây là thuốc kê đơn được chuyên gia y tế chỉ định, không phải khuyến nghị tự sử dụng. Cấu hình không gian cis rất quan trọng.
• Công nghiệp: nhiều phức kim loại được dùng làm chất xúc tác trong tổng hợp hóa học; hiệu quả phụ thuộc ligands và điều kiện công nghệ.

Ví dụ có lời giải: Điện tích sau khi thế phối tử

Đề: Phức $[\mathrm{C}\mathrm{u}({\mathrm{H}}_2\mathrm{O}{)}_6{]}^{2+}$ có Cu²⁺, các phối tử H₂O trung hòa. Khi thay 4 H₂O bằng 4 Cl⁻ và giải phóng các phân tử H₂O còn lại, điện tích phức $[\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_4{]}^{?}$ là bao nhiêu?

Giải: $q=+2+4(-1)=-2$. Phức được viết là $[\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_4{]}^{2-}$. Không nhầm tổng điện tích cân bằng phản ứng với điện tích ion trung tâm.

Ví dụ định tính: NH₃ dư với Cu²⁺

Đầu tiên có thể xuất hiện Cu(OH)₂ xanh; khi thêm NH₃ dư, tạo phức ammine tan cho màu xanh đậm. Muốn dùng làm phép thử cần dung dịch, nồng độ và thứ tự thao tác được giáo viên thiết kế. Màu khác với “màu cố định của Cu²⁺”.

Lỗi cần tránh

1. Nhầm NH₃ là acid; 2. viết sai điện tích $[CuC{l}_4{]}^{2-}$; 3. cho rằng mọi kết tủa tan đều do tạo phức; 4. gán màu cố định cho mọi phức; 5. bỏ qua dạng đồng phân không gian của cisplatin.

Biên soạn và minh họa: Gia Sư SV.