ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
KHOA HÓA HỌC

TIỂU LUẬN
KHẢO SÁT CÁC ỨNG DỤNG CỦA PHỨC CHẤT TRONG
PHÂN TÍCH HÓA HỌC

Giảng viên hướng dẫn
PGS.TS. Trần Ngọc Tuyền
Sinh viên thực hiện
Hoàng Ngọc Sỹ
Lớp: Hóa K36
Huế, 12/2014
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
A. ĐẶT VẤN ĐỀ 1
B. NỘI DUNG 2
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHỨC CHẤT 2
1.1. KHÁI NIỆM PHỨC CHẤT 2
1.2. CẤU TẠO CỦA PHỨC CHẤT 2
1.3. PHÂN LOẠI PHỨC CHẤT 4
1.3.1. Phân loại dựa vào phối tử tạo phức 4
1.3.2. Phân loại theo điện tích của ion phức 4
1.3.3. Phân loại phức chất theo số lượng ion trung tâm 5
1.4. TÍNH CHẤT CỦA PHỨC CHẤT 5
1.4.1. Sự phân ly của phức trong dung dịch nước 5
1.4.2. Tính oxy hóa – khử của phức chất 6
1.4.3. Tính acid – base của phức 6
CHƯƠNG 2: NHỮNG ỨNG DỤNG CỦA PHỨC CHẤT 6
2.1. VAI TRÒ CỦA PHỨC CHẤT TRONG PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH 6

Sự phát triển của ngành hóa học phức chất đã có những đóng góp to lớn
và quan trọng cho nhiều ngành khoa học và kỹ thuật. Đặc biệt, trong hóa học
phân tích, phức chất là một lĩnh vực có nhiều ứng dụng, góp phần phát triển
các phương pháp phân tích định tính và định lượng các ion kim loại trong hỗn
hợp của chúng.
1
Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học
B. NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHỨC CHẤT
1.1. KHÁI NIỆM PHỨC CHẤT
 A. Werner: Phức chất là hợp chất phân tử nào bền trong dung dịch nước,
không phân hủy hoặc bị phân hủy rất ít ra các hợp phần tạo thành hợp chất
đó.
 A. Grinbe: Phức chất là những hợp chất phân tử xác định, khi kết hợp các
hợp phần của chúng lại thì tạo thành các ion phức tạp tích điện dương hay âm,
có khả năng tồn tại ở dạng tinh thể cũng như ở trong dung dịch. Trong trường
hợp riêng, điện tích của ion phức đó có thể bằng 0.
 K.B.Iaximirxki: Phức chất là những hợp chất tạo được các nhóm riêng biệt
từ các nguyên tử, ion hoặc nguyên tử với những đặc trưng:
- Có mặt của phối trí.
- Không phân li hoàn toàn trong dung dịch.
- Có thành phần phức tạp, số phối trí và số hóa trị không trùng nhau.
Tổng quát: Phức chất là hợp chất tạo thành giữa ion hay nguyên tử kim
loại M với các phối tử A là các phân tử hay ion khác. Phân tử hay ion phức
tương đối bền trong dung dịch. Số liên kết tạo thành giữa M với A nhiều hơn
hóa trị thông thường của M.
Ví dụ: [AgCl
2
]
-

]Cl
2
Cầu ngoại
Ion trung tâm Số phối trí
Phối tử
Cầu nội
M là acid Lewis vì có các orbital hóa trị đang còn trống, có thể các cặp
electron của các phân tử hay ion khác. Ion trung tâm thường là các nguyên tử
hay ion kim loại chuyển tiếp.
Phối tử A là base Lewis. A có cặp electron tự do. Ví dụ: CN
-
, H
2
O,
NH
3
…
Số phối trí là số nguyên tử hay nhóm nguyên tử liên kết trực tiếp với
nguyên tử trung tâm. SPT phụ thuộc vào bản chất của nguyên tử trung tâm và
phối tử.
Trong trường tinh thể, SPT là số nguyên tử hoặc ion gần nhất ở cách
đều một nguyên tử hoặc ion ngược dấu.
A. Werner gọi hiện tượng nguyên tử hay ion trung tâm hút các nguyên
tử hay ion của các nhóm nguyên tử bao quanh nó là sự phối trí. Còn số các
nguyên tử hoặc các nhóm liên kết trực tiếp với nguyên tử hay ion trung tâm
được gọi là số phối trí của nguyên tử hay ion trung tâm đó.
SPT thay đổi phụ thuộc vào bản chất của phối tử và vào bản chất của
ion kết hợp với ion phức. SPT còn phụ thuộc nhiệt độ , thường khi tăng nhiệt
độ thì tạo ra ion có SPT thấp hơn.Sự phối trí của các phối tử khác nhau đối
3

4
2-
- Phức aminat: Phối tử là amin như [Coen
3
]
3+
…
- Phức aminacat: Phối tử là ammoniac như [Ag(NH
3
)
2
]
+
, [Co(NH
3
)
6
]
3+
,…
- Phức acid: Phối tử là gốc acid như [CoF
6
]
3-
, [Fe(CN)
6
]
4-
,…
- Phức cacbonyl: Phối tử là CO như Fe(CO)

5
)
6
]
3-
1.3.2. Phân loại theo điện tích của ion phức
- Phức chất cation: được tạo thành khi các phân tử trung hòa phối trí xung
quanhion trung tâm mang điện tích dương như [Zn(NH
3
)
4
]
2+
, [Al(H
2
O)
6
]
3+
,…
Ngoài ra, còn có phức chất ion – khi nguyên tử trung tâm là các nguyên tố có
4
Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học
độ âm điện mạnh (N, O,F, Cl….) còn các phối tử là ion H
+
như NH
4
+
, OH
3

]
1.3.3. Phân loại phức chất theo số lượng ion trung tâm
- Phức đơn ligan: Là loại phức chất trong thành phần của nó chỉ chứa ion
trung tâm và một ligan nào đó (ML
n
).
- Phức đa ligan: Là loại phức chất trong thành phần của nó có chứa ion kim
loại trung tâm và ít nhất hai loại ligan khác nhau (MR
n
L
m
).
- Phức đơn nhân: Là các phức trong thành phần của nó chỉ chứa một ion kim
loại trung tâm.
- Phức đa nhân: Là phức trong thành phần của chúng chứa nhiều hơn một ion
kim loại trung tâm.
- Phức với các ligan ở bầu phối trí trong: Là các phức có hai hay nhiều ligan
khác nhau nằm phối trí ở bầu phối trí ở bầu ion trung tâm.
- Phức liên hợp ion: Được tạo nên giữa một cation phức tích điện dương hay
âm với các ligan tích điện khác dấu.
1.4. TÍNH CHẤT CỦA PHỨC CHẤT
1.4.1. Sự phân ly của phức trong dung dịch nước
Trong dung dịch nước , phức chất cũng phân ly thành ion cầu nội và
cầu ngoại tương tự như hợp chất đơn giản phân ly thành cation và anion.
5
Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học
Sự phân ly của phức tạo ion phức là sự phân ly sơ cấp. Tiếp theo đó,
ion phức tiếp tục phân ly thành ion trung tâm và phối tử (phân ly thứ cấp). Sự
phân ly thứ cấp phụ thuộc vào độ bền của phức chất.
Tuy nhiên, đại đa số các ion phức là chất điện ly kém, quá trình phân ly

] kết hợp với M
+
(K
+
, Cs
+
, Ag
+
,
Tl
+
, NH
4
+
) cho phức rắn có màu đặc trưng.
2M
+
+ Na
3
[Co(NO
2
)
6
] M
2
Na[Co(NO
2
)
6
] + 2 Na

2
Na[Co(NO
2
)
6
]
2.1.1.2. Thuốc thử của ion Na
+

Phản ứng với kẽm uranyl acetat, cho kết tủa vàng nhạt.
NaCl + 3ZnUO
2
(CH
3
COO)
4
+ CH
3
COOH + 9H
2
O
NaZn(UO
2
)
3
(CH
3
COO)
9
.9H

[Fe(CN)
6
] cho kết tủa xanh beclin.
4Fe
3+
+ 3[Fe(CN)
6
]
4-
Fe
4
[Fe(CN)
6
]
3


Lưu ý: Cần phải thực hiện phản ứng trên ở pH < 7 và tránh dư thuốc thử.
 Tác dụng với KSCN cho phức màu đỏ máu trong môi trường acid.
Fe
3+
+ 3SCN
-
Fe(SCN)
3
7
Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học
2.1.1.5. Thuốc thử của ion Cu
2+
 Phản ứng với K

]
2.1.1.6. Thuốc thử của ion Zn
2+

Phản ứng với K
4
[Fe(CN)
6
] cho kết tủa màu trắng hay với
(NH
4
)
2
[Hg(SCN)
4
] cho kết tủa màu trắng.
3Zn
2+
+ [Fe(CN)
6
]
4-
+ 2K
+
K
2
Zn
3
[Fe(CN)
6

2+
+ K
4
[Fe(CN)
6
] Ni
2
[Fe(CN)
6
] + 4K
+
2.1.1.8. Thuốc thử ion NH
4
+

Dùng thuốc thử Nestler K
2
[HgI
4
] trong môi trường kiềm tạo kết tủa có
màu vàng đặc trưng.
8
Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học
NH
4
+
+ 2[HgI
4
]
2-

] + 4K
+
 Phản ứng với K
3
[Fe(CN)
6
]
3Hg
2
2+
+ 2K
3
[Fe(CN)
6
] 2Hg
3
[Fe(CN)
6
] + 6K
+
2.1.1.10. Thuốc thử của ion Ag
+

 Kali feroxianua tác dụng với ion Ag
+
trong dung dịch cho kết tủa
Ag
4
[Fe(CN)
6

6
] + 3K
+
2.1.1.11. Thuốc thử của ion Al
3+
Trong môi trường NH
3
, ion Al
3+
tạo với thuốc thử hữu cơ alizarin S một
kết tủa màu đỏ thẩm gọi là sơn nhôm, đây là phản ứng rất đặc trưng và nhảy
để phát hiện ion nhôm Al
3+
trong dung dịch.
Từ công thức cấu tạo trên của alizarin S ta thấy hai nhóm hydroxyl
(OH
-
) của alizarin S có thể tạo phức với ion Al
3+
theo số phối trí 4 hoặc 6 tùy
thuộc vào nồng độ và pH của dung dịch. Phức này có màu đỏ thẩm rất đặc
trưng dùng để nhận biết ion Al
3+
trong dung dịch.
9
Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học

2.1.1.12. Thuốc thử azocalixaren
Ở công trình tiếp theo vào năm 2008, theo nhóm tác giả này đã nghiên
cứu khả năng tương tác của dẫn xuất azocalixaren (23) với các ion kim loại.

2+
có màu xanh đặc trưng.
Cu
2+
+ 4NH
3
[Cu(NH
3
)
4
]
2+
 Để xác định nồng độ ion Ti(IV) người ta tạo phức với H
2
O tạo thành dung
dịch [TiO(H
2
O)
2
]
2+
có màu vàng đặc trưng.
12
Cation (IA, IIA, chuyển tiếp)
Đổi màu ???
Cation IIA
Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học
TiOSO
4
+ 2H

4
]
2+
màu xanh lam, phối tử là NH
3
tạo thành [Cu(NH
3
)
4
]
2+
màu xanh
sẫm, phối tử là Cl
-
tạo thành phức [CuCl
4
]
2-
màu nâu… Khi ta thay đổi phối tử
là thay đổi màu sắc của phức chất.
Một số phối tử có thể tạo liên kết với M bằng các nguyên tử khác nhau,
những phối tử này là nguyên nhân tạo nên đồng phân liên kết của phức.
Ví dụ 1: Trong phức [Co(NH
3
)
5
NO
2
]
2+

3
(H
2
O)
6
có 3 đồng phân hydrat:
[Cr(H
2
O)
6
]Cl
3
: màu tím
[Cr(H
2
O)
5
Cl]Cl
2
.H
2
O: màu xanh lục
[Cr(H
2
O)
4
Cl
2
]Cl.2H
2

2
YCH
2
CH
2
N
N
CH
2
-COONa
CH
2
-COOH
HOOC-CH
2
NaOOC-CH
2
 Complexon IV: Trans-1,2-Diamino-cyclohexan-Tetraacetic Acid

N
N
CH
2
COOH
CH
2
COOH

16
Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học
Dù kim loại có hóa trị bất kỳ khi phản ứng với EDTA đều xảy ra theo
nguyên tắc đẩy ra 2 proton H
+
. Do đó, ion kim loại biểu diễn đương lương 2
khi phản ứng với EDTA.
 Chất chị thị màu kim loại
- Là một đa axit hay đa bazơ hữu cơ yếu.
- Là chỉ thị axit-bazơ ⇒ màu sắc thay đổi theo pH dung dịch.
- Tạo phức màu với ion kim loại.
- Kim loại tạo phức với chất chỉ thị kém bền hơn so với việc kim loại tạo
phức với EDTA.
Ví dụ 1: Một số chỉ thị màu kim loại thường dùng
 Eriochrome-T-đen (ET-OO): axit yếu 3 nấc (H
3
Ind), dùng khi chuẩn
độ Mg
2+
, Zn
2+
ở pH = 9 - 10 (ĐTĐ : dd đỏ nho  xanh biếc)
H
2
Ind
–
HInd
2–
Ind
3–

17
Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học
Giải thích
- Ở pH: 9 – 10: ETOO có màu xanh biếc
- Trước khi chuẩn độ: giữa ion Mg
2+
với chỉ thị ETOO có phản ứng:
Mg
2+
+ HInd
2–
 MgInd
–
(màu đỏ nho)
- Sau ĐTĐ: khi chuẩn độ bằng H
2
Y
2–
xảy ra phản ứng như sau:
MgInd
–
+ H
2
Y
2-
 MgY
(n-4)
+ HInd
2–
+ H

sẽ cản trợ quá
trình kết tủa CdS do sự tạo thành kết tủa CuS màu đen. Để “che” ion Cu
2+
người ta cho KCN dư vào dung dịch. Ở đây xảy quá trình sau:
Phức Cu(CN)
4
3-
bền hơn rất nhiều so với phức Cd(CN)
4
2-
nên khi cho
H
2
S lội qua dung dịch thì chỉ có kết tủa CdS được tạo thành.
18
Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học
Ví dụ 2: Ion Fe
3+
cản trở đến khả năng phản ứng giữa ion Co
2+
và SCN
-
ta sẽ
che nó bằng cách cho Fe
3+
tạo phức với F
-
vì phức FeF
6
3-

3+
, Zn
2+
, Fe
3+
do Fe
3+
và Al
3+
được chuyển vào kết
tủa bền Fe(OH)
3
, Al(OH)
3
còn Zn
2+
tạo phức tan với NH
3
nên có thể tách ra
Zn
2+
ra khỏi hỗn hợp trên.
Al
3+
+ 3H
2
O + 3NH
3
Al(OH)
3

Sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch chứa chất nghiên cứu tuân theo định
luật Lamber – Beer: Chiếu bức xạ đơn sắc có bước sóng có cường độ I
0
qua
dung dịch chứa cấu tử khảo sát có nồng độ C. Bề dày dung dịch là l. Tại bề
19
Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học
mặt cuvet đo, một phần bức xạ bị phản xạ có cường độ I
A
. Bức xạ ra khỏi
dung dịch có cường độ I thì đo được mật độ quang D hay độ hấp phụ A.
Do đó: I
0
= I
R
+ I
A
+ I
Chọn cuvet đo có bề mặt nhẵn, trong suốt để I
R
= 0 => I
0
= I
A
+ I
= log = .l. C
Trong đó: I
0
: là cường độ ánh sáng tới (đơn sắc)
I: là cường độ ánh sáng đi qua lớp dung dịch có chiều dài 1cm

C. KẾT LUẬN
Chúng ta thấy rằng hóa học phức chất là một lĩnh vực hết sức quan
trọng của ngành hóa học, bởi nó có mối liên hệ mật thiết với các ngành hóa
học khác như: Hữu cơ, Hóa lí, Vô cơ, Hóa dược…
Qua bài tiểu luận này ta thấy phức chất có vai trò vô cùng quan trọng
trong lĩnh vực hóa học nói chung, đặc biệt là trong phân tích định lượng và
định tính. Do đó, việc nghiên cứu tìm hiểu về vai trò của phức chất trong hóa
học có ý nghĩa hết sức quan trọng. Hy vọng đề tài này có thể cung cấp thêm
những thông tin hữu ích về phức chất và những ứng dụng của nó.
Do thời gian hoàn thành tiểu luận trong thời gian ngắn nên ảnh hưởng
đến việc tìm kiếm các nguồn tài liệu nên không thể tránh khỏi những thiếu
sót. Kính mong quý Thầy, Cô và các bạn đọc đóng góp ý kiến để tiểu luận
được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
22