TRƯỜNG ĐẠI HỌC s u PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC

HOÀNG THỊ DƯƠNG

ỨNG DỤNG THUYẾT VB,
TRƯỜNG TINH THẺ GIẢI THÍCH
MỘT SỐ PHỨC CHẤT
KHÓA LUẬN
TỐT NGHIỆP
ĐẠI
HỌC
•
•
•
•
Chuyên ngành: H óa vô cơ

Người hướng dẫn khoa học:
ThS. Hoàng Quang Bắc

HÀ NỘI, 2015


LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian cố gắng tìm tòi, nghiên cứu, khoá luận tốt nghiệp với
đề tài:
“ứ ng dụng thuyết VB, trường tinh thể giải thích một số phức chất”
đã được hoàn thành.

KL

: kim loại

TH

: trường hợp

T

: tetraedre (tứ

CSFE

: Năng lượng bền hoá trường tinh thể

diện)


DANH MỤC BẢNG HÌNH
BẢNG
Bảng 1.1. Tên của các phối tử................................................................................5
Bảng 1.2.Thông số tách năng lượng trong trường tinh thể............................. 13
Bảng 1.3. Bước sóng của ánh sáng trông thấy và m àu..................................14
Bảng 2.1. Một số dạng lai h o á ...........................................................................17

HÌNH
Hình 1.1. Đồng phân cis-điclorođiammin Platin (II) và đồng phân
trans -điclorođiammin Platin (II)......................................................... 6
Hình 1.2. Đồng phân cis-điclorotetraammin coban (III) và đồng phân

thích sự hình thành và tồn tại của nhiều họp chất vô cơ cũng dựa trên cơ sở
các thuyết liên kết trong phức chất
Phức chất ngày càng có nhiều ứng dụng rộng rãi không chỉ trong hoá
học mà còn cả trong các lĩnh vực sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, y học,
đời sống...Vì thế, một trong những hướng nghiên cứu của hoá học vô cơ là
phức chất đã được bắt đầu khá sớm và ngày càng phát triển.
Đe có thể làm tốt công tác nghiên cứu ứng dụng vào các lĩnh vực trên,
phải có những kiến thức cơ bản về phức chất.
Từ thực tế nói trên, tôi mạnh dạn chọn đề tài:
“ứng dụng thuyết VB, trường tinh thể giải thích một số phức chất”
nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho các bạn học tập và nghiên cún .
2. Mục đích, nhiệm vụ của nghiên cứu của đề tài
2.1. Mục đích nghiên cứu
ứng dụng thuyết VB, trường tinh thể giải thích một số phức chất.
2.2. Nhiệm vụ nghiên củĩi
Tổng quan một số vấn đề về phức chất, thuyết VB và thuyết trường
tinh thể.
Nghiên cứu ứng dụng thuyết VB, trường tinh thể giải thích một số
phức chất.
Nghiên cứu hướng dẫn đưa ra cách giải.

1


3. Giả thuyết khoa học
Việc vận dụng thuyết VB, thuyết trường tinh thể giải thích một số phức
chất rất quan trọng. Đe phát triển nâng cao năng lực nhận thức, tư duy, sáng
tạo, độc lập của người học thì phải xây dựng hệ thống câu hỏi và bài tập có
chất lượng cao.
4. Phương pháp nghiên cứu

Cu2+ và 4 phân tử NH3) và cầu ngoại là 2 ion O H .
Cầu nội của phức chất có thể là cation (ví dụ: [Cu(NH3)4] 2+, có thể là
anion (ví dụ:[AuCl4], [SiF6]2'), có thể là phân tử trung hòa điện, không phân ly
trong dung dịch (ví dụ: [Ni(CO)4] ).

3


Như vậy hạt tạo phức có thể là ion (Cu2+, Au3+...) hay nguyên từ (Ni, Co...) có
thể là kim loại hay không kim loại (Si).
ỉ. 1.2.2. Phối tử
Các phối tử phức thường là các ion F , Cl', CN", ... và các phân tử trung
hòa điện như H 20 , NH3, pyridin (C5H 5N).
Dựa vào số nguyên tử mà phối tử có thể phối trí quanh hạt tạo phức,
người ta chia phối từ ra làm phối tử một càng (ví dụ F , OH", NH3... ) hay phối
tử nhiều càng.
Ví dụ: phối tử 2 càng như phân tử etylendiamin (viết tắt en), ngoài ra còn
có phối tử 4 càng như EDTA (etylendiamintetra axetat),

6

càng như

trilon B.
1.1.2.3. So phổi trí
Số phối tử được phân bố trục tiếp chung quanh hạt tạo phức được gọi là
số phối trí.
Ví dụ: số phối trí của ion Co3+ trong phức [Co(NH3)6]Cl3 bằng

6,

6 ...

b, Tên phối tử
Neu phối tử là anion: tên anion +”o”
Bảng 1.1. Tên gọi các phối tử
F

FI010

S2O32-

Tiosunfato

cr

Cloro

c 2042-

Oxalato

Br

Bromo

CO32-

Cacbonato

I

Ví dụ: Trường phối tử giải thích [CoF6]3' thuận từ, spin cao
[Co(CN6)]3' nghịch từ, spin thấp
* Phức tứ diện
- Ngược với trường bát diện các AO dxy; dxz; dyz gần phối tử hơn nên bị đẩy
lên mức năng lượng cao, còn AO dz2; d x 2 -y2 có năng lượng thấp hơn.

11


Hình 1.4. Giản đồ tách mức năng lượng của phức tứ diện.

Ví dụ: [Cu(NH3)4]S 0 4
*Phức vuôngphẳng
-

Hiện tượng phân chia năng lượng của các AO d phức tạp hơn: AO

d x 2 -y2

gần phối tử hơn nên có năng lượng cao hơn dz2. AO dXy chịu tác dụng trực tiếp
nên có năng lượng hơi cao hơn dxz; dyz
- Như vậy phức vuông phang là biến dạng của phức bát diện khi hai
nhóm thế ở vị trí trans trên trục z bị mất đi. Do đó obitan d Z2 làm bền hon
nhiều và obitan dxz; dyz được làm bền thêm một ít còn các obitan dX2-ỵ2; dXy
kém bền hơn so với phức bát diện.
1.3.3. Giải thích một số tính chất của phức:
*

Thông số tách năng lượng ( A): Là hiệu năng lượng của obitan d”cao”


[Fe(CN)6]4': 32800

[Cr(NH3)6]3+: 21500

[Fe(CN)6]3‘: 35000

* Từ tính
- Nếu p >A thì e được phân bố trên 5AO d rồi sau đó mới ghép đôi và
phức có spin cao
- Neu p
Da cam

4900-5000

Lam

Đỏ

5000-5600

Lục

Đỏ tía

5600-5750

Lục - vàng

Tím

5750-5900

Vàng

Xanh chàm

5900-6050

Da cam



15


CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG THUYẾT VB VÀO GIẢI THÍCH MỘT SÓ
PHỨC CHÁT
2.1. Nội dung [6]
Liên kết hoá học hình thành trong phức chất được thực hiện bởi sự xen
phủ giữa AO chứa cặp e riêng của phối tử với AO lai hoá trống có định hướng
không gian thích hợp của hạt trung tâm.
2.1.1. Một số trường họp lai hoá
Cấu hình không gian của phức chất phụ thuộc vào dạng lai hoá.
- Lai hoá sp: cấu hình thẳng (Ag+, Hg2+ )

- Lai hoá sp3: cấu hình tứ diện (Al3+, Zn2+, Co2+, Fe2+, Ti3+ ...)
- Lai hoá dsp2: cấu hình vuông phẳng (Au3+, Pd2+, Cu2+, Ni2+, Pt2+ ...)
- Lai hoá d2sp3: cấu hình bát diện (Cr3+, Pt4+, Co3+ , Fe3+, Rh3+ ... )
Các obitan muốn lai hoá được với nhau phải năng lượng gần nhau và
phải có cấu hình hình học và sự định hướng của obitan trong không gian.
Các dạng lai hoá và sự phân bố hình học của phối tử trong phức chất xác
định chủ yếu bởi cấu tạo electron của ion trung tâm. N goài ra chúng còn phụ

thuộc vào bản chất của các phối tử. Cùng ion kim loại nhưng với những phối
tử khác nhau chúng có thể tạo ra các phức chất khác nhau với các dạng lai hoá
khác nhau, các phức đó có cấu hình không gian và từ tính khác nhau.
VD:
[Fe(H20 )6]Cl3 lai hoá ngoài sp3d2
K3 [Fe(CN)6] lai hoá trong d2sp3

16


Cr3+; Co3-; Fe3+; Pt4+; Rh3+. ..

2.1.2. Cường độ của phối tử
- Các phối tử có tương tác khác nhau đến ion trung tâm, nó ảnh hưởng
đến trạng thái lai hoá của ion trung tâm và từ tính của phức. Khả năng tương

tác của các phối tử được xếp theo trình tự sau:
ĩ
phân lớp 3d có cấu hình không đổi nên khi tạo phức phân lóp này vẫn còn 2e
độc thân —>phức có tính thuận từ.
3d
Ni :[Ar]3d8

u

Tị t ị

í

4s

4p

C1

cr cr cr

t

Laihoásp3

Phức [NiCl4]2~ có cấu hình tứ diện đều, thuận từ, spin cao.
Câu 2:
Dựa vào thuyết VB hãy giải thích sự hình thành liên kết trong phức
[Ni(CN)4]2Hướng dẫn

18