CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG THUYẾT VB VÀO GIẢI THÍCH MỘT SỐ PHỨC CHẤT
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.1 MB, 29 trang )
+ Lai hoá sp: cấu hình thẳng (Ag+, Hg2+ )
+ Lai hoá sp3: cấu hình tứ diện (Al3+, Zn2+, Co3+, Fe2+, Ti3+...)
+ Lai hoá dsp2: cấu hình vuông phẳng (Au3+, Pd2+, Cu2+, Ni2+, Pt2+ ...)
+ Lai hoá d2sp3: cấu hình bát diện (Cr3+, Pt3+, 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 tư trong phức chất xác
định chủ yếu bơi cấu tạo electron của ion trung tâm. Ngoài ra chúng còn phụ
thuộc vào bản chất của các phối tư. Cùng ion kim loại nhưng với những phối
tư 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(H2O)6]Cl3 lai hoá ngoài sp3d2
K3[Fe(CN)6] lai hoá trong d2sp3
Bảng 2.1. Một số trường hợp lai hoá
Dạng lai hoá
Dạng hình học
Một số ion trung tâm
Sp
đường thẳng
Ag+; Cu+…
sp3
tứ diện
Fe3+; Al3+; Zn2+; Co2+; Ti …
dsp2
vuông phẳng
Pt2+; Pd2+; Cu2+; Ni2+; Au …
d2sp3 hoặc sp3d2
bát diện
Cr3+; Co3+; Fe3+; Pt4+; Rh3+…
3+
3+
2.1.2. Ưu nhược điểm của thuyết VB
Ưu điểm:
Giải thích đơn giản liên kết hình thành và dạng hình học của phức
chất. Giải thích được từ tính của phức chất.
Nhược điểm:
Phương pháp chỉ hạn chế ơ cách giải thích định tính.
Không giải thích và tiên đoán các tính chất từ chi tiết của phức chất (ví dụ
sự bất đẳng hướng của độ cảm từ, cộng hương thuận từ v.v…).
Không giải thích được năng lượng tương đối của liên kết đối với các cấu
trúc khác nhau và không tính đến việc tách năng lượng của các phân mức d.
Do đó, không cho phép giải thích và tiên đoán về quang phổ hấp thụ của các
phức chất.
2.1.3. Cường độ của phối tư
- Các phối tư có tương tác khác nhau đến ion trung tâm, nó ảnh hương đến
trạng thái lai hoá của ion trung tâm và từ tính của phức. Khả năng tương tác
của các phối tư được xếp theo trình tự sau:
2I
- Dãy phối tư được gọi là dãy quang phổ hoá học, những phối tư đứng
trước có trường yếu hơn phối tư đứng sau. Thường những phối tư đứng trước
NH3 gây trường yếu, đứng sau NH3 gây trường mạnh.
2.2. Giải thích phức chất theo thuyết VB
* Giải thích:
• Viết cấu hình lớp ngoài cùng của NTCT: dạng chữ, dạng AO
- Dựa vào bản chất của phối tư.
- Phối tư trường mạnh có sự dồn e ơ d → viết lại cấu hình AO d
- Phối tư trường yếu không có sự dồn e ơ d.
• Từ số phối trí → số AO lai hóa và cấu hình AO d → dạng lai hóa
- Phức thuận từ hay nghịch từ
- Phức spin cao hay thấp
- Lai hóa ngoài hay lai hóa trong.
- hóa ngoài hay lai hóa trong.
2.1. Một số bài tập ứng dụng có lời giải
Câu 1:
Dựa vào thuyết VB hãy giải thích sự hình thành phức [Ni(Cl)4]2Hướng dẫn
8 2
Ni(28): [Ar] 3d 4s
2+
8
Ni : [Ar]3d
8
3d
↑↓ ↑↓
4s
↑↓ ↑
0
0
4p
↑
Vì phối tư Cl được xếp vào loại “phối tư trường yếu’’ nghĩa là
tương tác yếu với ion trung tâm, không đủ năng lượng để buộc (đẩy)
các electron độc thân của ion trung tâm ghép đôi, chúng vẫn ơ trạng thái
độc thân trong ion phức (không tham gia liên kết) và làm cho phức có mức
năng lượng cao, gọi tắt là phức spin cao.
Để tạo liên kết với phối tư thì (AO) 4s và 3(AO) 4p cùa ion trung tâm
3
lai hoá với nhau tạo 4(AO) sp hướng về 4 đỉnh cùa hình tứ diện đều. Vì chỉ
có các orbitan lớp ngoài lai hoá nên sự lai hoá ơ đây gọi là lai hoá ngoài. Vì
phân lớp 3d có cấu hình không đổi nên khi tạo phức phân lớp này vẫn còn 2e
độc thân → phức có tính thuận từ.
3d
Ni2+ :[Ar]3d
3
Lai hoá sp
8
↑↓ ↑↓
4s
↑↓ ↑
4p
↑
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
-
Phức [NiCl ]
có cấu hình tứ diện đều, thuận từ, spin cao.
4
2Câu 2:
Dựa vào thuyết VB hãy giải thích sự hình thành liên kết trong phức
2
[Ni(CN)4] Hướng dẫn
Ni
2+
: [Ar]3d
8
2+
Phối tư CN là “phối tư trường mạnh” vì CN tương tác mạnh với Ni ,
đẩy 2 electron độc thân của Ni
2+
ghép đôi với nhau, tạo 1(AO)3d trống. Khi
đó 1(AO) 3d + 1(AO) 4s và 2 (AO) 4p lai hoá với nhau tạo 4(AO) lai hoá
dsp
2
dsp
Ni
2+
:[Ar]3d
8
↑↓
↑↓
↑↓
↑↓
CN
4(AO)dsp
vuông.
2
2
CN
-
CN CN
nằm trên một mặt phẳng, hướng về 4 đỉnh
một hình
Phức [Ni(CN)4]2- không có electron độc thân nên nghịch từ, spin thấp.
tâm
Ni
2Nhận xét : Phức [Ni(Cl)4]
và phức [Ni(CN)4]2- đều có ion trung
2+
8 2
với cấu hình [Ar]3d 4s , tuỳ theo phối tư có thể xác định từ tính của
phức và đoán được cấu trúc của phức. Nếu phức nghịch từ thì cấu trúc
là vuông phẳng, nếu phức thuận từ thì cấu trúc là tứ diện.
Câu 3:
Dựa vào thuyết VB giải thích sự hình thành hình thành liên kết phức
[Co(NH3)63+]
Hướng dẫn
7 2
Co(27): [Ar] 3d 4s
Co
3+
6 0 0
:[Ar]3d 4s 4p
3d
6
↑↓ ↑
↑
↑
↑
