- 1 -

- 2 -

MỞ ĐẦU
Tổng hợp và nghiên cứu các hợp chất phức tạp là một trong những hướng
phát triển của hóa học vô cơ hiện đại. Có thể nói rằng, hiện nay hóa học phức chất
đang phát triển rực rỡ và là nơi hội tụ những thành tựu của hóa lý, hóa phân tích,
hóa học hữu cơ, hóa sinh, hóa môi trường, hóa dược, …
Trong công nghiệp hóa học, xúc tác phức chất đã làm thay đổi cơ bản quy
trình sản xuất nhiều hóa chất cơ bản như axetandehit, axit axetic, và nhiều loại vật
liệu như chất dẻo, cao su. Những hạt nano phức chất chùm kim loại đang được
nghiên cứu sử dụng làm xúc tác cho ngành “hóa học xanh”.
Trong công nghiệp hóa dược, các phức chất chứa các phối tử bất đối đã được
dùng phổ biến để tổng hợp các dược chất mà phương pháp thông thường không thể
tổng hợp được.
Hóa học phức chất có quan hệ mật thiết với hóa hữu cơ. Rất nhiều phức chất
đã được sử dụng làm xúc tác cho nhiều phản ứng mới lạ trong tổng hợp hữu cơ nhất
là trong tổng hợp bất đối, tổng hợp lựa chọn lập thể, …
Trong hóa phân tích, phức chất được sử dụng rộng rãi để phát hiện các ion
trong môi trường nước bằng các phản ứng tạo phức có màu đặc trưng, khử độ cứng
của nước,…cho độ nhạy và độ chính xác cao.
Hóa học phức chất đang phát huy ảnh hưởng sâu rộng của nó sang lĩnh vực
hóa sinh cả về lý thuyết và ứng dụng, tạo ra các phức chất của các kim loại góp
phần bổ sung những chất thiết yếu cho cơ thể mà còn có tác dụng chữa các căn bệnh
hiểm nghèo như khối u, ung thư, …
Cùng với sự phát triển không ngừng của nền kinh tế, nhu cầu của con người
về việc tạo màu trang trí cho gốm sứ đã được quan tâm nghiên cứu và ngày càng
yêu cầu cao hơn về chất lượng cũng như thẩm mỹ. Tuy nhiên, ở nước ta những chất
màu sử dụng trong công nghệ này đều phải nhập ngoại nên giá thành cao. Vì vậy,
việc nghiên cứu tổng hợp các chất màu để trang trí cho gốm sứ là vấn đề cần thiết.

3
)
6
]Cl
2
.
NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
1. Nghiên cứu cơ sở lý thuyết
- Khái niệm, cấu tạo, phân loại, tính chất và ứng dụng của phức chất.
- Niken và khả năng tạo phức của niken.
- Các tính chất, ứng dụng của phức [Ni(NH
3
)
6
]Cl
2
.
- Các phương pháp xác định tính chất và thành phần của phức chất.
2. Lựa chọn phương pháp nghiên cứu khảo sát các điều kiện tối ưu nhằm để
tổng hợp phức hexaammin niken (II) clorua
3. Thực nghiệm
- 4 -

PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1. Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của đề tài.
2. Tiến hành thí nghiệm khảo sát các điều kiện tối ưu.
3. Sử dụng phương pháp đo phổ UV-VIS và IR để xác định thành phần của
phức chất.
n
X
n
.
Trong đó M là ion trung tâm, L là phối tử, X là các nhóm liên kết trong (với
ion) phức.
Ví dụ 1:

1.1.2.1. Ion phức, ion trung tâm và phối tử
Ion phức là những ion được tạo thành bằng cách kết hợp các ion hay nguyên
tử kim loại với các phân tử trung hòa hoặc các anion gọi là ion phức.
Trong ion phức có một ion hay một nguyên tử trung hòa chiếm vị trí trung
tâm gọi là ion trung tâm hay nguyên tử trung tâm hoặc gọi là chất tạo phức. Ký hiệu
là M.
Trong ion phức có những ion (anion) hay những nguyên tử trung hòa liên kết
trực tiếp xung quanh, sát ngay nguyên tử trung tâm gọi là phối tử. Những phối tử
anion thường gặp như F
-
, Cl
-
, CN
-
, SCN
-
, C
2
O

cấu tạo của phức.
Cầu nội có thể là cation như [Al(H
2
O)
6
]
3+
, [Co(NH
3
)
6
]
3+
, …hoặc là anion
như [Fe(CN)
6
]
3-
, [Ni(C
2
O
4
)
2
]
2-
, …hoặc có thể là phân tử trung hòa không phân ly
trong dung dịch như [Pt(NH
3
)

.
Cu(II) có số phối trí là 2, 3, 4, 6 như K[Cu(CN)
2
], [CuEn
3
]SO
4
,
[Cu(NH
3
)
4
](SCN)
2
, [CuPy
6
](NO
3
)
2
.
Cầu ngoại
Cầu nội
[Ag(NH
3
)
2
]Cl
- 7 -


],
M
4
[W(CN)
8
], …
Dung lượng phối trí là số vị trí mà nó chiếm được trong cầu nội.
1.1.3. Phân loại phức chất
1.1.3.1. Phân loại dựa vào phối tử tạo phức
- Phức hydrat (hay phức aqua): Phối tử là các phân tử nước như
[Cu(H
2
O)
4
](NO
3
)
2
, [Co(H
2
O)
6
]SO
4
, …
- Phức hydroxo: Phối tử là nhóm OH
-
như K
3
[Al(OH)

3+
, …
- Phức axido: Phối tử là gốc axit như [CoF
6
]
3-
, [Fe(CN)
6
]
4-
, …
- Phức cacbonyl: Phối tử là CO như Fe(CO)
5
, Ni(CO)
4
, …
- Phức vòng: Là phức trong đó phối tử liên kết với kim loại tạo thành vòng.
Những phối tử tạo phức vòng như oxalate C
2
O
4
2-
, EDTA, En, …
- Phức đa nhân: Là phức trong cầu nội có một số nguyên tử kim loại kết hợp
với nhau nhờ các nhóm cầu nối OH
-
, -NH
2
, CO hoặc liên kết giữa hai nguyên tử M
với nhau.

]
3+
,
…Ngoài ra, còn có phức oni – khi nguyên tử trung tâm là các nguyên tố âm điện
- 8 -

mạnh (N, O, F, Cl, …), còn các phối tử là ion H
+
như NH
4
+
(amoni), OH
3
+
(oxoni),
FH
2
+
(floroni), ClH
2
+
(cloroni), …
- Phức chất anion: Khi nguyên tử trung tâm mang điện tích dương, phối tử là
các anion như [BeF
4
]
2-
, [Al(OH)
6
]

Quá trình điện ly gồm hai giai đoạn là điện ly sơ cấp và điện ly thứ cấp.
- Sự điện ly sơ cấp: tạo thành cầu nội và cầu ngoại, sự phân ly này xảy ra
mạnh.
- Sự điện ly thứ cấp: Là sự điện ly trong cầu nội, tạo thành ion trung tâm và
phối tử. Sự điện ly này xảy ra yếu hơn.
Ví dụ 5:

 ClNHAgClNHAg ])([])([
2323
(sơ cấp)
323
2])([ NHAgNHAg 

(thứ cấp)
Quá trình điện ly:
323
2])([ NHAgNHAg 


Với
)(108,6
8
])([
2
212,1
23
3
đkc
C
CC

. Hằng số k
b
càng lớn thì phức càng bền.
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền của phức như bản chất của ion trung tâm,
bản chất của phối tử và cả điều kiện của môi trường.
1.1.4.2. Tính oxy hóa – khử của phức chất
Trong phức chất, phản ứng oxy hóa – khử cũng xảy ra một cách tương tự
như trong phản ứng oxy hóa – khử trong hóa học.
Ví dụ 6:


2
2363
30
23422
2
26])([4204)]([4 OHClNHCoONHClNHClOHCo

Để xét khả năng oxy hóa khử của các chất, chiều diễn biến của phương trình
phải tính thế khử của quá trình dựa vào phương trình Nerst.
Ví dụ 7:
0
422
2])([])([2 AuCNZnNaZnCNAuNa 

Với
VV
AuAu
ZnZn
956,0,76,0

3
dễ bị chuyển về Co
2+
hơn
Co
3+
trong phức [Co(NH
3
)
6
]Cl
3
.
Phức chất càng bền làm cho thế điện cực của kim loại càng thấp.
1.1.4.3. Tính axit – bazơ của phức
- 10 -

Tính axit-bazơ của phức chất được nghiên cứu có hệ thống bởi các công
trình của Phây phơ. Đầu tiên là sự nghiên cứu cân bằng của phức
[Cr(Py)
2
(OH
2
)
4
]Cl
3
trong dung dịch nước:
ClNHClOHOHPyCrNHClOHPyCr
422233422

]
2+,
[Fe(phen)
3
]. Ion SCN
-
cũng là thuốc thử nhạy để định tính và định
lượng ion Fe
3+
do tạo thành phức chất K
3
[Fe(SCN)
6
] màu đỏ máu. Hoặc phản ứng
giữa Ni
2+
với dimetylglyoxim có độ nhạy cao, cho phát hiện một lượng rất nhỏ Ni
2+

trong dung dịch.
Phức chất còn được dùng làm chất che, chất chỉ thị của các phản ứng oxy
hóa – khử, …
[Pt(NH
3
)
5
Cl]
3+
↔ [Pt(NH
3

O
3
do tạo ra phức chất [Ag(S
2
O
3
)
2
]
3-
tan và bền.
Phức chất cũng được dùng trong kỹ nghệ nhuộm, thuộc da. Vào thế kỷ 18,
Dies-Bach (người Đức) đã điều chế được thuốc vẽ màu xanh Berlin Fe
4
[Fe(CN)
6
]
3

là một phức chất của Fe.
1.1.5.3. Phức chất trong đời sống và sản xuất
Trong sản xuất, nhiều phức chất được dùng làm chất xúc tác. Có rất nhiều
công trình nghiên cứu được cấp bằng phát minh về việc sử dụng các phức chất kim
loại chuyển tiếp để chuyển hóa hydrocacbon không no thành polime, rượu, xeton,
axit cacboxilic, …
Phức chất còn được dùng để điều chế các kim loại có độ tinh khiết hóa học
cao, để tách các nguyên tố hiếm, các kim loại quý (do chúng dễ tạo phức), các đồng
vị phóng xạ, …
Trong nông nghiệp, người ta còn sử dụng phức chất để làm phân bón vi
lượng cho cây trồng như phức Glutamat borat neodium (H

chất của coban, insulin là phức chất của kẽm dùng để chữa bệnh tiểu đường, …
1.2. Giới thiệu về niken và khả năng tạo phức của Ni
2+
([5], [6], [8])
1.2.1. Một số đặc điểm của niken
Niken còn được gọi là kền, có ký hiệu là Ni, là một nguyên tố hóa học có số
thứ tự trong bảng tuần hoàn là 28, thuộc chu kỳ 4, phân nhóm VIIIB. Là một kim
loại chuyển tiếp khá quan trọng, màu trắng bạc, bề mặt bóng láng. Cấu trúc tinh thể
lập phương tâm diện, khối lượng riêng d = 8,908 kg/m
3
, độ cứng 4,0. Niken nằm
trong nhóm sắt từ.
Đặc tính cơ học: cứng, dễ dát mỏng, dễ uốn và dễ kéo sợi.
Hàm lượng niken trong vỏ trái đất khoảng 0,01% . Trong tự nhiên niken tồn
tại duới dạng hợp chất cùng với oxi, lưu huỳnh, asen. Niken xuất hiện ở dạng hợp
chất với lưu huỳnh trong khoáng chất mellerit, với asen trong khoáng chất niccolit,
và với asen cùng lưu huỳnh trong quặng niken.

- 13 -
Ở điều kiện bình thường, niken ổn định trong không khí và trơ với ôxi nên
thường được dùng làm tiền xu nhỏ, bảng kim loại, đồng thau, v.v , các thiết bị hóa

Điểm nóng chảy
1455
0
C
Điểm sôi
2900
0
C
Trạng thái trật tự từ
Sắt từ
Nhiệt bay hơi
377,5 kJ/mol
Nhiệt nóng chảy
17,48 kJ/mol
1.2.2. NiCl
2
và khả năng tạo phức của Ni
2+

1.2.2.1. Giới thiệu về NiCl
2

Tinh thể dạng vảy màu vàng nâu, bay hơi khi đun nóng. Tan nhiều trong
nước, và trong amoniac tạo thành phức amonicat ([Ni(NH
3
)
6
]Cl
2
), có khối lượng Hình 1.2. Tinh thể NiCl
2
.6H
2
O
- 15 -

1.2.2.2. Khả năng tạo phức của Ni
2+

Ion Ni
2+
có khả năng tạo phức với nhiều phối tử vô cơ như CN
-
, NH
3
, SCN
-
,
C

Amoniac có công thức phân tử là NH
3
. Liên kết trong phân tử NH
3
là liên kết
cộng hóa trị phân cực.
Phân tử NH
3
có cấu tạo hình chóp, đáy là một tam giác đều, nguyên tử N ở
đỉnh tháp còn 3 nguyên tử H nằm ở 3 đỉnh của tam giác đều. NH
3
là phân tử phân

Hình 1.3. Công thức cấu tạo NiCl
2
.6H
2
O
- 16 -

cực. Góc HNH bằng 107
0
, liên kết N-H có độ dài là 1,014
0
A
và năng lượng trung
bình là 385 kJ/mol.

thành liên kết cho nhận với H
+
, vì vậy NH
3
có khả năng nhận H
+
thể hiện tính bazơ.
ClNHHClNH
43


 Tác dụng với nước:


 OHNHHOHNH
43

 Tác dụng với O
2

Hình 1.4. Cấu tạo phân tử NH
3

- 17 -

Đốt amoniac trong oxi, amoniac cháy cho ngọn lửa màu vàng tươi và tạo ra
N
2
và H
2

3
)
4
]
2+
, [Ag(NH
3
)
2
]
+
là các
ion phức, được tạo nên nhờ liên kết cho nhận giữa cặp electron tự do của nitơ trong
phân tử NH
3
với các obital trống của các ion kim loại.



OHNHCuNHOHCu
SONHOHCuOHNHCuSO
2])([4)(
)()(22
2
4332
4242234

1.3.4. Ứng dụng
 Làm phân bón
Khi cho amoniac tác dụng với CO

4
Cl được sử dụng trong công nghệ hàn, chế tạo thức ăn khô và trong y
học,
NH
3
được sử dụng trong công nghệ dầu khí, thuốc lá, và trong công nghệ sản
xuất các chất gây nghiện bất hợp pháp.
1.3.5. Độc tính
 Đối với con người: Khi hít thở hoặc tiếp xúc trực tiếp với amoniac gây
khó thở, ho, hắt hơi, cổ họng rát, môi và mũi bị phỏng, tầm nhìn bị hạn chế, mạch
máu bị giảm nhanh chóng, da bị kích ứng mạnh hoặc bị phỏng. Nếu ở nồng độ đậm
đặc có thể gây ngất, thậm chí bị tử vong.
 Đối với sinh vật: Amoniac được xem là kẻ giết hại chính trong thế giới
thủy sinh, làm cho môi trường sống của giới thủy sinh bị đe dọa, ở nồng độ lớn có
thể gây hiện tượng cá chết hàng loạt.
1.4. Giới thiệu về phức [Ni(NH
3
)
6
]Cl
2
([6], [8])
Phức hexaammin niken (II) clorua được tạo thành dựa vào phản ứng giữa
dung dịch niken (II) clorua với dung dịch ammoniac trong môi trường amoniac ở
nhiệt độ thường.
Phản ứng tổng hợp phức hexaammin niken (II) clorua:
[Ni(H
2
O)
6Tính chất:

Tinh thể phức có màu xanh tím, phân hủy khi đun nóng. Tan
nhiều trong nước nguội, cation bền trong môi trường amoniac. Không tạo tinh thể
hydrat, không tan trong hydrat amoniac. Bị nước sôi phân hủy, phản ứng với axit và
kiềm đặc. Có khối lượng phân tử 231,78g, khối lượng riêng 1,468 g/cm
3
.
Một số phản ứng thể hiện tính chất của phức:
Phản ứng với axit đặc:
ClNHNiClHClClNHNi
đ 42263
66])([ 

Phản ứng với kiềm đặc:
Hình 1.5. Công thức cấu tạo của phức [Ni(NH
3
)
6
]Cl
2Hình 1.6. Tinh thể phức vừa điều chế
- 20 -


- Phương pháp điện phân khối lượng.
Phương pháp kết tủa đã được sử dụng trong phần thực nghiệm của đề tài.
Sau khi tạo được phức hexaammin niken (II) clorua, ta đem cân và tính hiệu suất
- 21 -

phản ứng dựa vào khối lượng tính trên lý thuyết phương trình phản ứng và kết quả
cân sản phẩm thu được.
1.5.2. Phương pháp nhiễu xạ tia Rơnghen
Phương pháp phổ Rơnghen là phương pháp vật lý rất hữu hiệu để nghiên cứu
cấu trúc, thành phần pha của các tinh thể chất rắn. Cơ sở của phương pháp dựa trên
hiện tượng bức xạ điện từ từ nguồn phát ra những tia âm cực (tia X) có khả năng
xuyên qua một số tấm chắn thông thường làm đen phim, kính ảnh.
Sự nhiễu xạ của tia Rơnghen được Laue và các cộng tác viên tìm ra năm
1912. Theo Laue, hiệu số quãng đường đi của các tia sóng với độ dài sóng l bị
khuếch tán theo hướng nhiễu xạ phải là một số nguyên lần bước sóng.
, 3,2,1,)cos(cos  ppla


Trong đó, a là độ lặp lại của mạng tinh thể, χ và α là góc tới và góc phản xạ.
Hiện nay, người ta sử dụng các thiết bị nhiễu xạ tự động, được điều khiển
bằng máy tính điện tử có kết hợp với việc giải mã cấu trúc. Do đó, tăng được độ
chính xác của các dữ kiện cấu trúc, rút ngắn đáng kể thời gian nghiên cứu và tăng
khả năng nghiên cứu các cấu trúc phức tạp.
Nhờ phương pháp phân tích cấu trúc bằng tia Rơnghen người ta đã xác định
được cấu trúc của hàng chục chất tinh thể. Trong lĩnh vực hóa học phối trí, nhờ
phương pháp này có thể xác định được sự đối xứng của phức chất, cấu hình không
gian của chúng, cho phép biết được khoảng cách giữa các nguyên tử trong phức
chất, bản chất liên kết hóa học, …
1.5.3. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại
Phổ hồng ngoại thuộc loại phổ phân tử. Để đo vị trí của các dải hấp thụ trong

của những biến đổi của liên kết phối trí, về đối xứng của cầu phối trí, về độ bền của
liên kết kim loại-phối tử, về độ đồng nhất của chất, Để nhận biết được một hợp
chất, cũng như để xét các đặc điểm về liên kết trong hợp chất đó, ta cần biết những
tần số đặc trưng của các liên kết như C-O, C-H, N-H, C-N, O-H,
Trong phần thực nghiệm, để biết cách phối trí của phối tử với ion trung tâm
Ni
2+
ta sẽ chụp phổ hồng ngoại của phức đã tổng hợp được.
1.5.4. Phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV-VIS
Phương pháp phổ hấp thụ phân tử hay còn gọi là phương pháp đo quang, các
máy đo làm việc trong vùng tử ngoại (UV) và khả kiến (VIS) từ 200-800 nm.
Khi phân tử (hoặc ion) hấp thụ các lượng tử ánh sáng (

h
) ở vùng tử ngoại,
nhìn thấy hoặc hồng ngoại, các electron hóa trị của nó bị kích thích, chuyển từ trạng
thái cơ bản sang trạng thái kích thích – tức là chuyển từ mức năng lượng thấp lên
- 23 -

mức năng lượng cao hơn. Quang phổ thu được là quang phổ hấp thụ electron hay
phổ electron. Sự chuyển này có thể xảy ra giữa các obital d (chuyển mức d-d), hoặc
giữa các obital (n-2)f và (n-1)d, chính sự chuyển mức d-d đã gây ra màu sắc của
phức. Màu sắc của phức phụ thuộc vào phối tử tạo phức, ion kim loại, trạng thái oxi
hóa của ion kim loại. Cùng một ion kim loại nhưng phối tử khác nhau thì phức sẽ có
màu khác nhau.
Sơ đồ khối tổng quát của thiết bị đo quang như sau:
Nguồn
bức xạ
liên tục


tra bảng giá trị
max

.
Dung môi dùng để đo phổ hấp thụ UV-VIS phải không hấp thụ ở vùng cần
đo. Để nghiên cứu vùng tử ngoại gần người ta dùng các dung môi như n-hecxan,
xiclohecxan, methanol, etanol, nước là những chất chỉ hấp thụ ở vùng tử ngoại xa.
Dung môi dùng để đo phổ UV-VIS cần được tinh chế một cách cẩn thận vì một
lượng rất nhỏ các tạp chất trong đó cũng làm sai lệch kết quả nghiên cứu.

- 24 -

CHƢƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Giới thiệu dụng cụ và hóa chất
2.1.1. Hóa chất
- Muối NiCl
2
.6H
2
O.
- Dung dịch NH
3
bão hòa 25-28%.
- Rượu etylic tuyệt đối 99,5%.
- Nước cất 2 lần
- Nước đá
2.1.2. Dụng cụ
- Phễu lọc buchner.
- Giấy lọc
- Đũa thủy tinh

2

Pha 100ml dung dịch NiCl
2

Khối lượng NiCl
2
.6H
2
O (g)
0,1M
2,38
0,25M
5,95
0,5M
11,9
0,75M
17,85
1M
23,8
1,25M
29,75
1,5M
35,7

2.3. Khảo sát các điều kiện tối ƣu để tổng hợp phức
2.3.1. Quy trình tổng hợp phức [Ni(NH
3
)
6