Bài giảng Hóa đại cương - Chương 8: Nguyên tố chuyển tiếp

nvhoa102@yahoo.com Chương 8 1
CHƯƠNG 8 – NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP
I. ĐẶC ĐIỂM CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP
II. PHỨC CHẤT
1. Khái niệm
2. Cấu tạo phức chất
3. Lý thuyết tạo phức
IIIB VIB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB
d-block
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 2
I. CAÙC NGUYEÂN TOÁ CHUYEÅN TIEÁP
I.1.Đặc điểm cấu tạo:
Các nguyên tố chuyển tiếp là các nguyên tố d (có e-
cuối cùng sắp xếp vào AO (n-1)d)
– Cấu hình electron hóa trị của nguyên tố d:
Nhóm III IV V VI
Cấu hình e (n 1)d1ns2 (n 1)d2ns2 (n 1)d3ns2 (n 1)d5ns1
Nhóm VII VIII I II
Cấuhình e (n 1)d5ns2 (n 1)d6,7,8ns2 (n 1)d10ns1 (n 1)d10ns2
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 3
- Số e’ hóa trị = số e’ phân lớp s lớp ngoài cùng
+ số e’ phân lớp d lớp kề lớp ngoài cùng = STT 
của nhóm.
- Có 1 số ngoại lệ trong cấu trúc e’ ở PN VIB, IB, 
IIB và PN VIIIB.
I.1.Đặc điểm cấu tạo:
I. CAÙC NGUYEÂN TOÁ CHUYEÅN TIEÁP
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 4
I.2. Đặc tính chung
- Chỉ có khả năng cho e Các KL 
- Có nhiều trạng thái oxihóa dương khác nhau và cách 
nhau 1 đơn vị: từ +1 đến STT nhóm
- Số oxihóa dương cực đại = STT của nhóm
(Ngoại lệ: Au, Cu)
- Hợp chất có trạng thái oxihóa dương thấp (< 3): KL
- Hợp chất có trạng thái oxihóa dương cao ( 4) : PK
- Nguyên tố d dễ tạo thành các phức chất
I. CAÙC NGUYEÂN TOÁ CHUYEÅN TIEÁP
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 5
II. PHỨC CHẤT
– Các phân tử, ion có thể kết hợp với nhau tạo PC:
CoCl3 + 6NH3 = [Co(NH3)6]Cl3
Fe2+ + 6CN ̅ = [Fe(CN)6]
4 
BF3 + F
- = [BF4]
-
– Định nghĩa phức chất (ở trạng thái rắn và dung dịch):
Phức chất là hợp chất ở nút mạng tinh thể có chứa 
các ion phức tích điện dương hay âm (ion phức) có khả 
năng tồn tại độc lập trong dung dịch.
II.1. Khái niệm chung
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 6
Cấu trúc tinh thể lập phương của phức
[Mn(NH3)6]Cl2
→ N
→ Cl-
→ Mn2+
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 7
Thành phần phức chất:
Phức chất Cầu ngoại
Cầu nội [M (L)n]
ñt
Chất tạo phức
Phối tử
Số PT
Điện tích PC = Đt (M) + n. Đt (L) 
Ví dụ: [Co(NH3)6]Cl3
[Fe(H2O)6]Cl2
II. PHỨC CHẤT
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 8
Do tương tác tĩnh điện hoặc cho – nhận hoặc gồm 
cả 2 tương tác trên giữa nguyên tử trung tâm 
(M)và phối tử (L)
Phân loại PC: Cation
Anion
Trung hòa
[Co(H2O)6]
3+
[Al(OH)4]
-
[Fe(CO)5] [Co(NH3)3Cl3]
Gọi tên PC : cation + anion phức
hay cation phức + anion
Liên kết trong phức chất:
II. PHỨC CHẤT
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 9
Tên của ion phức:
Số phối tử + tên phối tử + tên chất tạo phức + (số oxh)
Phức cation : tên goi thường
Phức anion: tên Latinh + at
Phối tử là anion: tên anion + o
F-: floro Cl-: Cloro OH-: hidroxo
PT trung hòa: H2O: aquơ ; CO: cacbonyl
NO: nitrozyl NH3: ammin
1: mono
2: di
3: tri
4: tetra
5: penta
6: hexa
(I), (II)
II. PHỨC CHẤT
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 10
Tên latinh của một số kim loại trong anion muối phức:
II. PHỨC CHẤT
Be – berilat
B – borat
Al – aluminat
Sn – stanat
Pb – plombat
Sb - stibat
Cu – cuprat
Ag – acgentat
Au – aurat
Zn – zincat
Hg – mecurat
Cr - cromat
Fe – ferat
Co – cobantat
Ni – nikelat
Rh – rodat
Pd – paladat
Pt - platinat
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 11
Sự phân li của phức chất trong dung dịch
K4[Fe(CN)6] 4K
+ + [Fe(CN)6]
4 
[Fe(CN)6]
4 ⇌ Fe2+ + 6CN ̅
2 6
'
4
6
[ ][ ] 1
( )
[ ( ) ] ( )
kb
b
Fe CN
K
Fe CN K


Kkb càng lớn phức càng kém bền
Kb càng lớn phức càng bền
II. PHỨC CHẤT
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 12
II. PHỨC CHẤT
Hằng số bền từng nấc và hằng số bền tổng
Ni2+ + NH3 [Ni(NH3)]
2+
[Ni(NH3)]
2+ + NH3 [Ni(NH3)2]
2+
⁞
[Ni(NH3)5]
2+ + NH3 [Ni(NH3)6]
2+
Kb = Kb1 . Kb2 . Kb3 . Kb4 . Kb5 . Kb6
2
23
1 2
3
2
23 2
2 2
3 3
2
3 6
6 2
3 5 3
[ ( ) ]
4, 68.10
[ ] .[ ]
[ ( ) ]
1,32.10
[ ( ) ].[ ]
[ ( ) ]
0,81
[ ( ) ].[ ]
b
b
b
Ni NH
K
Ni NH
Ni NH
K
Ni NH NH
Ni NH
K
Ni NH NH
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 13
II. PHỨC CHẤT
Độ bền của phức chất và độ tan của kết tủa
AgCl(r) ⇌ Ag
+
(dd) + Cl
-
(dd) TAgCl = [Ag
+].[Cl-] = 1,8.10-10
Ag+(dd) + 2NH3(dd) ⇌ [Ag(NH3)2]
+
(dd)
K
b 
= 10
8
AgCl(r) + 2NH3(dd) ⇌ [Ag(NH3)2]
+
(dd)
+ Cl
-
(dd) 
10 8 23 2
2
3
[ ][ ( ) ]
. 1,8.10 .10 1,8.10
[ ]
cb AgCl b
Cl Ag NH
K T K
NH
Trong dung dịch NH3 1M, kết tủa AgCl sẽ tan
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 14
II. PHỨC CHẤT
Ảnh hưởng của phản ứng tạo phức đến thế điện
cực Fe2+ - e ⇌ Fe3+ (1)
Khi có mặt F-: Fe3++6F-⇌ [FeF6]3- (2)
Fe2+ + 6F- - e ⇌ [FeF6]3-
3
166
3 6
[ ]
10
[ ].[ ]
FeF
Fe F

3 2
0
/
( 0,77 )
Fe Fe
V 
3
0 ' 6
2 6
[ ]
0,059 lg
[ ].[ ]
FeF
Fe F
3
6
2 6
[ ]
1 (3)
[ ].[ ]
FeF
Fe F
 = 0’ khi:
(3) : (2)⇒
3
2 16
[ ] 1
[ ] 10
Fe
Fe
 3 2 3 2
3
0
2/ /
[ ]
0,059 lg 0,17
[ ]Fe Fe Fe Fe
Fe
V
Fe
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 15
2.1. Thuyết liên kết hóa trị VB:
Cơ sở: tương tác cho – nhận
e- hóa trị tự do của L
AO hóa trị tự do của M
[CoF6]
3- : phức bát diện, thuận từ
Co3+ : 3d64s 4p4d
    
Phức bát diện lai hóa sp3d2
3d 4d
4p4s
.. .. .. .. .. ..
F
-
F
-
F
-
F
- F
-
F
-
Co: 3d74s2 
II.2. Lý thuyết tạo phức
 Phức spin cao (phức obital ngoại)
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 16
Số phối
trí
Hình dạng phức chất Obitan lai hoá của M Lai hoá Ví dụ
2 Đường thẳng s, pz sp [Ag(NH3)2]
+
3 Tam giác phẳng s, px, py sp
2 [HgI3]
-
4 Tứ diện s, px, py, pz sp
3 [FeBr4]
2-
4 Vuông phẳng s, px, py, dx2-y2 dsp
2 [Ni(CN)4]
2-
5 Tháp tam giác kép s, px, py, pz, dz2 sp
3d [CuCl5]
3-
5 Tháp hình vuông s, px, py, pz, dx2-y2 dsp
3 [Ni(CN)5]
3-
6 Bát diện s, px, py, pz, dz2, dx2-y2 sp
3d2 [Co(NH3)6]
3+
6 Lăng trụ tam giác s, dxy, dxz, dyz, dz2, dx2-y2
Hoặc
s, px, py, pz, dxy, dxz
d5s
Hoặc
d2sp3
[ZrMe6]
2-
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 17
Số phối
trí
Hình dạng phức chất Obitan lai hoá của M Lai hoá Ví dụ
7 Tháp ngũ diện kép s, px, py, pz, dxy, dx2-y2, 
dz2
d3sp3 [V(CN)7]
4-
7 Lăng trụ tam giác đơn chóp s, px, py, pz, dxy, dxz, dz2 sp
3d3 [NbF7]
2-
8 Lập phương s, px, py, pz, dxy, dxz, dyz, 
fxyz
fsp3d3 [PaF8]
3-
8 Đối lăng trụ hình vuông
(Square antiprismatic)
s, px, py, pz, dz2, dxy, dxz, 
dyz
d4sp3 [Mo(CN)8]
4-
8 12 mặt tam giác s, px, py, pz, dxy, dxz, dyz, 
dx2-y2
sp3d4 [TaF8]
3-
9 Lăng trụ tam giác tam chóp s, px, py, pz, dxy, dxz, dyz, 
dz2, dx2-y2
sp3d5 [ReH9]
2-
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 18
[Ag(NH3)2]
+
[Cu(CN)3]
2-Tam giác phẳng
Đường thẳng
Hình dạng phức Ví dụ
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 19
Hình dạng phức Ví dụ
Tứ diện
Hình vuông phẳng
cis-PtCl2(NH3)2
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 20
Tháp tam giác
Tháp hình vuông
Lăng trụ tam giác Bát diện
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 21
Tháp ngũ diện kép Lăng trụ tam giác 
đơn chóp
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 22
Đối lăng trụ
hình vuông
12 mặt tam giác
Lăng trụ tam giác tam chóp
Lập phương
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 23
[Co(NH3)6]
3+ : phức bát diện, nghịch từ
Giải thích sự tạo thành phức chất:
[Zn(NH3)4]
2+ : phức tứ diện, nghịch từ
[NiCl4]
2- : phức tứ diện, thuận từ
[Ni(CN)4]
2- : phức hình vuông, nghịch từ
[PtCl4]
2- : phức hình vuông, nghịch từ
[Ag(NH3)2]
+ : [Cu(CN)3]
2- : 
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 24
2.2. Thuyết trường tinh thể
Cơ sở: Tương tác tĩnh điện
M : xét AO (bị L ảnh hưởng)
L : tác động lên AO của M
Xét obital (n-1)d của chất tạo phức:
d d
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 25
E AO
Nguyên tử 
hoặc ion 
tự do
E 0
E AO d
trong đối 
xứng cầu 
1/5E
0
Tách mức 
năng lượng d
z
y
x
z
y
x
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 26
Phối trí bát diện
[CoCl
3
(NH
3
)
3
]
[Fe(CN)
6
]
3-
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 27
Phối trí tứ diện
ion tự do
Sự tách mức năng 
lượng các obitan d 
trong trường tứ diện
dxy dxz dyz dz2 dx2 – y2
z
y
x
z
y
x
z
y
x
z
y
x
z
y
x
[VCl
4
]
-
Phối trí lập phương
x
z
y
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 28
Phối trí hình vuoâng
y
x
z
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 29
- Điện tích hạt nhân của M (trong cùng nhóm)
- Số oxi hóa của M
- Điện trường của L:
CO CN->NO2
- > NH3>NCS
- > H2O>C2O4
2->OH->F->SCN->Cl->Br->I-
Mạnh Trung bình Yếu
- Số phối trí
- Sự phối trí
Các yếu tố ảnh hưởng đến :
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 30
1cm-1 = 11,96 J/mol
1eV = 96485 J/mol
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 31
Xét chất tạo phức: AO tạo lk, số e- tạo liên kết
Xét số phối trí: - bát diện (n =6)
- tứ diện (n=4)
d
d
d
d
- Xét phức có mạnh hay yếu: sắp xếp e- vào AO mới
 L yếu (H2O, OH
-, F-, Cl-) : theo qui tắc Hund
 L mạnh (CO, CN-, NO2
-) xếp e- xong ở AO thấp
rồi mới lên AO cao
Cấu trúc electron hoá trị của ion chất tạo phức 
theo thuyết trường tinh thể
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 32
Ví dụ: Xét cấu hình electron hóa trị của phức [CoF6]
3- theo 
thuyết trường tinh thể
Co: 3d74s2 Co3+: 3d6
Số e- hóa trị là 6
Số phối tử 6 trường bát diện
Phối tử là F- trường bát diện yếu: sắp xếp e- theo 
qui tắc Hund.
d
d
d
d
 
 

nvhoa102@yahoo.com Chương 8 33
Xét cấu hình electron hóa trị của các phức sau theo 
thuyết trường tinh thể
[Fe(H2O)6]
+3
[Fe(CN)6]
-3
[NiCl4]
-2
[Cr(CN)6]
-3
[Co(H2O)6]
+2
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 34
d
d


 = 2,48 eV
Ion Ti3+ tự do
Ion [Ti(H2O)6]
3+ màu tím
Màu sắc của phức chất
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 35
2.3. Thuyết orbital phân tử MO
Cơ sở: Phức chất : thể thống nhất gồm M và L
 Khảo sát trên cơ sở cấu trúc electron của M và L
 Liên kết giữa M và L tạo thành do sự che phủ
giữa các hóa trị hóa trị của chúng.
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 36
Phức bát diện không có liên kết 
[ML6]
n+
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 37
Co3+ Co
3+
6F- 6NH3
Phức bát diện không có liên kết 
MO [CoF6]
3- MO [Co(NH3)6]
3+
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 38
Phức bát diện có liên kết bổ sung
Điều kiện: Các AO d của M
n+ có tính đối xứng với
các obital của L.
Các obital của L có khả năng che phủ với AO d:
AO p và d MO và *
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 39
  khi obital của L có năng lượng cao hơn AO 
d của M
n+ tương tác cho M L
x2-y2=z2
 xy= xz = yz
*x2-y2=
*
z2
 *xy= 
*
xz= 
*
yz
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 40
  khi obital của L có năng lượng thấp hơn AO 
d của M
n+ tương tác cho – nhận M L
 *xy= 
*
xz= 
*
yz
x2-y2= z2
 xy= xz = yz
*x2-y2= 
*
z2
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 41
1.Gọi tên các phức chất sau:
[Zn(OH)4]
2- [Al(OH)4]
- [CuCl2]
- [AuCl4]
-
[Co(NH3)6]
2+ [Fe(H2O)6]
2+ [Ni(H2O)6]
2+
[Fe(H2O)6]SO4 K4[FeF6] K3[Cr(OH)6]
BÀI TẬP
2.Viết công thức các phức chất sau:
Ion hexa xyano ferat (II) Hexa aquo crom (II) sunfat
Kali hexa floro ferat (II) Kali hexa xiano ferat (III) 
Ion tetra hidroxo cuprat (II) Kali hexa hidroxo ferat (III) 
Natri tetra cloro cobanat (II) Hexa ammin niken (II) clorua
nvhoa102@yahoo.com Chương 8 42
3. Cho biết độ tan của AgI (TAgI = 8,3.10
-17) trong dung 
dịch NH3 1M. Biết Kb [Ag(NH3)2]+ = 10
8.
4. Xác định thế điện cực của Ag+/Ag khi cho NaCN vào
dung dịch Ag(NO3)2 1M. Biết  
0
Ag+/Ag = 0,8V và [Ag(CN)2]- = 
7,8.1019. (ĐS: - 0,37 V)
5.Xét sự tạo thành phức theo thuyết trường tinh thể, MO 
[Cr(H2O)6]
2+ [Fe(H2O)6]
3+ [Cr(NH3)6]
2+ [Fe(CN)6]
4-
[Co(CN)6]
3- [Mn(CN)6]
4- [MnF6]
4- [FeCl4]
2-
Cho biết từ tính của phức?
BÀI TẬP