Giải chi tiết chuyên đề Hóa học 12 CTST Bài 7: Liên kết và cấu tạo của phức chất

MỞ ĐẦU

Đầu thế kỉ XX, các kết quả nghiên cứu về cơ học lượng tử đã góp phần làm rõ hơn bản chất của liên kết hóa học trong các phân tử. Nhờ đó, bản chất liên kết trong phức chất cũng được làm rõ hơn bởi thuyết Liên kết hóa trị (VB, valence bond). Thuyết Liên kết hóa trị mô tả sự hình thành liên kết trong phức chất như thế nào? Các phức chất có dạng hình học xác định không? Phức chất có những loại đồng phân nào?

Bài làm chi tiết:

- Liên kết trong phức chất tứ diện được hình thành do các phối tử cho bốn cặp electron chứa liên kết vào bốn orbital lai hóa sp³ trống của nguyên tử trung tâm.

- Liên kết trong phức chất bát diện được hình thành do các phối tử cho sáu cặp electron chứa liên kết vào sáu orbital lai hóa d²sp³ hoặc sp³d² trống của nguyên tử trung tâm.

- Các phức chất được xác định bằng thực nghiệm. Phức chất loại [ML₄] thường có dạng tứ diện hoặc vuông phẳng. Phức chất loại [ML₆] thường có dạng bát diện.

- Phức chất có những loại đồng phân:

+ Đồng phân cis – trans.

+ Đồng phân ion hóa.

+ Đồng phân liên kết.

1. THUYẾT LIÊN KẾT HÓA TRỊ TRONG PHỨC CHẤT

Thảo luận 1: Hãy cho biết số phối trí của nguyên tử trung tâm và dung lượng phối trí của phối tử trong phức chất được nêu ở các Ví dụ 1 và 2.

Bài làm chi tiết:

Số phối trí của nguyên tử trung tâm và dung lượng phối trí của phối tử trong phức chất được nêu ở các Ví dụ 1 và 2. [CoCl₄]^2- và [Zn(NH₃)₄]²⁺ có số phối trí của nguyên tử trung tâm là 4 và dung lượng phối trí của phối tử trong phức chất là 1.

Luyện tập: Mô tả sự hình thành liên kết trong ion phức chất tứ diện [Zn(OH)₄]^2-.

Bài làm chi tiết:

Mô tả sự hình thành liên kết trong ion phức chất tứ diện [Zn(OH)4]2-:

Trong ion phức chất tứ diện [Zn(OH)₄]^2- có 4 liên kết cho – nhận giữa bốn phối tử OH với nguyên tử trung tâm Zn²⁺ (có cấu hình electron [Ar]3d¹⁰). Mỗi một liên kết cho – nhận được hình thành bởi một cặp electron chưa liên kết của phối tử OH và một orbital lai hóa sp³ trống của ion Zn²⁺.

Thảo luận 2: Hãy cho biết số phối trí của nguyên tử trung tâm và dung lượng phối trí của phối tử trong phức chất được nêu ở Ví dụ 3 và 4.

Bài làm chi tiết:

[Cr(NH₃)₆]³⁺ và [Co(H₂O)₆]³⁺ có số phối trí của nguyên tử trung tâm là 6 và dung lượng phối trí của phối tử trong phức chất là 1.

Luyện tập: Mô tả sự hình thành liên kết trong ion phức [Cu(H₂O)₆]²⁺.

Bài làm chi tiết:

Sự hình thành liên kết trong ion phức:

 Trong ion phức chất tứ diện [Cu(H₂O)₆]²⁺ có 6 liên kết cho – nhận giữa sáu phối tử H₂O với nguyên tử trung tâm Cu²⁺ (có cấu hình electron [Ar]3d⁹). Mỗi một liên kết cho – nhận được hình thành bởi một cặp electron chưa liên kết của phối tử H₂O và một orbital lai hóa d²sp³ trống của ion Cu²⁺.

2. DẠNG HÌNH HỌC CỦA PHỨC CHẤT

Luyện tập 3: Biểu diễn dạng hình học của ion phức chất tứ diện [FeCl₄]^- và ion phức chất bát diện [Mn(H₂O)₆]²⁺.

Bài làm chi tiết:

- Phức chất tứ diện [FeCl₄]^- có dạng hình học tứ diện, được biểu diễn như hình dưới đây:

- Phức chất bát diện [Mn(H₂O)₆]²⁺ có dạng hình học bát diện, được biểu diễn như hình dưới đây:

Luyện tập: Hãy dự đoán và biểu diễn dạng hình học của ion phức chất [Co(NH₃)₆]²⁺.

Bài làm chi tiết:

Phức chất [Co(NH₃)₆]²⁺ có dạng hình học bát diện, được biểu diễn như hình dưới đây:

3. ĐỒNG PHÂN CỦA PHỨC CHẤT

Thảo luận 4: Dựa vào Hình 7.6 và 7.7, hãy nêu cách phân biệt đồng phân cis- và đồng phân trans- của phức chất.

Bài làm chi tiết:

Dựa vào Hình 7.6 và 7.7.

- Ở đồng phân cis, hai phối tử giống nhau ở cùng một phía so với nguyên tử trung tâm.

- Ở đồng phân trans, hai phối tử giống nhau ở hai phía so với nguyên tử trung tâm.

Luyện tập: Biểu diễn các đồng phân cis – trans của phức chất bát diện [CrCl₂(NH₃)₄]Cl và phức chất vuông phẳng [NiCl₂(NH₃)₂].

Bài làm chi tiết:

- Phức chất bát diện [CrCl₂(NH₃)₄]Cl:

Cis-[CrCl₂(NH₃)₄]⁺                               Trans-[CrCl₂(NH₃)₄]⁺

- Phức chất vuông phẳng [NiCl₂(NH₃)₂]:

 Cis-[NiCl₂(NH₃)₂]                   Trans-[NiCl₂(NH₃)₂]       

Thảo luận 5: Viết công thức đồng phân ion hóa của phức chất [CrBr(NH₃)₅]SO₄.

Bài làm chi tiết:

Công thức đồng phân ion hóa của phức chất [CrBr(NH3)5]SO4:

Đồng phân ion hóa của phức chất [CrBr(NH₃)₅]SO₄:

- Anion trong cầu nội: [CrBr(NH₃)₅]SO₄.

- Anion trong cầu ngoại: [Cr(NH₃)₅SO₄]Br.

BÀI TẬP

Bài 1: Mô tả sự hình thành liên kết, biểu diễn dạng hình học của các ion phức chất sau:

a) Phức chất bát diện [Fe(H₂O)₆]³⁺.

b) Phức chất tứ diện [CoBr₄]^2-.

Bài làm chi tiết:

a) Phức chất bát diện [Fe(H₂O)₆]³⁺ được biểu diễn như hình dưới đây:

b) Phức chất tứ diện [CoBr₄]^2- được biểu diễn như hình dưới đây:

Bài 2: Xác định số phối trí của nguyên tử trung tâm trong các phức chất sau:

a) Na[PtCl₅(NH₃)];                   b) [CrCl₃(NH₃)₃].

Bài làm chi tiết:

Xác định số phối trí của nguyên tử trung tâm:

a) Số phối trí của nguyên tử trung tâm trong phức chất Na[PtCl₅(NH₃)] là: 6.

b) Số phối trí của nguyên tử trung tâm trong phức chất [CrCl₃(NH₃)₃] là: 6.

Bài 3: Ion phức chất [Cr(NH₃)₄Br₂]⁺ có dạng hình bát diện. Hãy biểu diễn các đồng phân cis- và trans- của phức chất.

Bài làm chi tiết:

   Cis-[Cr(NH₃)₄Br₂]⁺                               Trans-[Cr(NH₃)₄Br₂]⁺