Hóa học phức chất

Hóa học phức chất

Nội dung 

1. Những khái niệm cơ bản về phức chất 

2. Các thuyết giải thích liên kết trong 

phức chất 

3. Động học và cơ chế của một số phản 

ứng quan trọng

Tài liệu tham khảo 

1. Cơ sở hóa học phức chất (Trần Thị 

Bình) 

2. Hóa học vô cơ tập II (Hoàng Nhâm) 

3. Phức chất phương pháp tổng hợp và 

nghiên cứu cấu trúc (Trần Thị Đà)

Chương I 

Mở đầu

I.1. Khái niệm về phức chất: 

o 

(1.1) 

Cu Cl CuCl 

t 

2 2 

AgCl + 2NH 3 = AgCl.2NH 3 (1.2) 

CuCl 2 hợp chất đơn giản 

AgCl.2NH 3 hợp chất phân tử 

Phức chất là hợp chất được hình thành do sự hút 

các thành phần mà không xuất hiện các cặp 

electron mới (Nexraxop) 

Na + + Cl - = NaCl – được tạo ra do tương tác tĩnh điện 

Định nghĩa trên chưa hoàn hảo

Phức chất là những hợp chất phân tử xác 

định, khi kết hợp các thành phần của chúng 

lại thì tạo thành các ion phức tạp, tích điện 

dương hoặc âm, có khả năng tồn tại ở trạng 

thái tinh thể hoặc trong dung dịch (Grinbe) 

Bằng phương pháp phổ tia X: tinh thể muối ăn 

NaCl là phức chất cao phân tử (NaCl) x : mỗi ion 

Na + được bao quanh đối xứng bởi 6 ion Cl -

I.2 Thuyết phối trí của Werner 

Ra đời của thuyết phối trí (1892) 

- Đa số các nguyên tố có khả năng thể hiện ở 2 

dạng hóa trị: hóa trị chính và hóa trị phụ. 

+ Hóa trị chính - số oxi hóa 

+ Hóa trị phụ tương ứng số phối trí 

- Mọi nguyên tố đều có khả năng bão hòa cả hóa 

trị chính và phụ 

- Hóa trị phụ được định hướng theo những vị trí 

nhất định trong không gian

Ví dụ: CoCl 3 .6NH 3 

H 3 N 

Cl 

H 3 N 

Cl 

NH 3 

NH 3 

H 3 N 

Cl 

H 3 N 

Co 

H 3 N 

Cl 

NH 3 

NH 3 

H 3 N 

Cl 

Co 

H 3 N 

Cl 

(A) 

(B) 

H 3 N 

Cl 

Cl 

H 3 N NH 3 

NH 3 

H 3 N 

Co 

Co 

Cl 

H 3 N 

Cl 

Cl 

H 3 N 

Cl 

(C) 

(D)

Alfred Werner 

CoCl 3 

. 

6 NH 3 

100% 

CoCl 

. 3 5 NH 3 

66% 

+ AgNO HCl 3 no reaction AgCl (s) with NH 3 

CoCl 

. 3 4 NH 3 

33% 

CoCl 

. 3 3 NH 3 [Co(NH 3 ) 6 ] Cl 3 

0% 

[Co(NH 3 ) 5 Cl] Cl 2 

Co có 6 phối tử [Co(NH 3 ) 4 Cl 2 ] Cl 

[Co(NH 3 ) 3 Cl 3 ]

Werner đã đề xuất cấu tạo của CoCl 3 .6NH 3 

H 3 N 

NH 3 

NH 3 

H 3 N 

Co 

Cl 3 

H 3 N 

NH 3 

Co 3+ : ion (nguyên tử trung tâm hay chất tạo 

phức) 

NH 3 : phối tử hay ligan 

Trong ngoặc: cầu phối trí 

Ngoài ngoặc: cầu ngoại

Định nghĩa hợp chất phối trí: 

- Phức chất là hợp chất phối trí, mà phân tử của 

nó chứa ion phức. 

- Ion phức bao gồm một nguyên tử hay 

ion được gọi là nhân trung tâm, bao 

quanh nó là các nguyên tử, phân tử hay 

ion liên kết với nó được gọi là ligand hay 

phối tử. Số phối tử thường lớn hơn hoá 

trị của nhân trung tâm.

I.3. Phân loại phức chất 

I.3.1. Phân loại dựa vào phối tử 

- Phức hydrat (aqua): phối tử là các phần tử H 2 O 

như [Cu(H 2 O) 4 ] 2+ , [Mn(H 2 O) 6 ] 2+ , [Ni(H 2 O) 6 ] 2+ 

- Phức hydroxo: phối tử là nhóm OH - như 

[Al(OH) 6 ] 3- , [Zn(OH) 4 ] 2- 

- Phức aminat: phối tử là amin 

[Co(en) 3 ] 3+ ; [Co(pn) 3 ] 3+ 

en: H 2 N-CH 2 -CH 2 -NH 2 : etylendiamin 

pn: H 3 C-CHNH 2 -CH 2 NH 2 : propylendiamin 

- Phức aminacat: phối tử là amoniac NH 3 như: 

[Ag(NH 3 ) 2 ] + ; [Co(NH 3 ) 3 ] 3+ ; [Ni(NH 3 ) 6 ] 2+ ….

- Phức axido: phối tử là gốc axit: 

[CoF 6 ] 3- , [Fe(CN) 6 ] 4- 

- Phức cacbonyl: phối tử là cacbon oxit CO như 

[Fe(CO) 5 ], [Ni(CO) 4 ] 

- Phức vòng: phối tử liên kết với kim loại tạo 

thành vòng 

+ Phối tử có khả năng tạo phức vòng: en, C 2 O 4 

2- 

(Ox), EDTA (ethylenediaminetetraacetate)

+ Cũng có những phối tử chứa một số 

nguyên tử cho, tạo thành vòng rất lớn 

ngay cả trước khi tạo phức như 

Porphyrin 

- Phức đa nhân 

- Phức chất cơ kim: phối tử là các gốc 

hydrocacbon [Zn(C 2 H 5 ) 3 ] - ; [Cr(C 6 H 5 ) 6 ] 3-

I.2.2. Phân loại theo điện tích của ion phức: 

1. Phức chất cation 

Các phối tử trung hòa phối trí xung quanh ion 

trung tâm mang điện tích dương 

Ví dụ: 

[Zn(NH 3 ) 4 ] 2+ ; [Al(H 2 O) 6 ] 3+ ; [Co(NH 3 ) 6 ] 3+ , 

[Pt(NH 3 ) 4 ] 2+ , [Ni(NH 3 ) 6 ] 2+ 

2. Phức chất anion 

Khi nguyên tử trung tâm mang điện tích 

dương phối tử là các anion 

[SiF 6 ] 2- , [Zn(OH) 4 ] 2- , 

[AlF 6 ] 3- , [Ni(CN) 4 ] 2 , [PtCl 4 ] 2- …

3. Phức chất trung hòa 

- Được tạo thành khi các phần tử trung hòa 

phối tử xung quanh nguyên tử trung tâm là 

trung hòa 

- Khi các phối tử tích điện âm phối trí xung 

quanh ion trung tâm tích điện dương 

[Co(NH 3 ) 3 Cl 3 ]; [Ni(CO) 4 ], [B(NH 3 )F 3 ]

I.2.3. Một số thuật ngữ dùng trong phức chất 

1. Số phối trí: 

- Là số nguyên tử, phân tử hoặc ion liên kết trực tiếp 

với nguyên tử trung tâm 

- Ví dụ: Số phối trí của ion trung tâm Co 3+ , Al 3+ 

trong các ví dụ trên đều bằng 6. 

- Số phối trí của ion trung tâm không phải là hằng 

số, phụ thuộc vào một số yếu tố (bản chất phối tử, 

bản chất ion tạo phức, nồng độ, nhiệt độ, v.v…) 

- Một số ion có số phối trí không đổi như: 

+ Co(III), Cr(III), Fe(II), Fe(III), Pt(IV) có spt = 6 

+ Pt(II), Au(III) có spt =4 

- Đa số các ion, spt thay đổi 

+ Cu(II) có spt 2, 4, 6 

+ Ni(II), Zn(II) có spt 4, 6

2. Dung lượng phối trí: 

- Dung lượng phối trí (DLPT): là số vị trí 

phối trí mà một phối tử chiếm được ở M n+ 

Ví dụ: OH - , Cl - , I - , F - , NH 3 , CN - …có DLPT 

bằng 1. 

Phối tử có dung lượng phối trí bằng 1 là 

phối tử đơn càng. 

Phối tử có dung lượng phối trí lớn hơn 1 là 

phối tử đa càng 

Ví dụ: etylendiamin H 2 N-CH 2 -CH 2 -NH 2 có 

dung lượng phối trí bằng 2 thể hiện trong 

phức sau:

2+ 

H 2 C 

H 2 

N 

H 2 

N 

CH 2 

Cu 

H 2 C 

N 

H 2 

N 

H 2 

CH 2

3. Cách gọi tên các phối tử thường gặp: 

Nếu phối tử là anion, tên của anion + đuôi o 

Nếu phối tử là phân tử trung hoà, tên của phân 

tử đó 

CH 3 COO - : axetato H 2 O: aqua 

CN - : xiano NH 3 : ammin 

Cl - : cloro CO: cacbonyl 

NO 

- : 

2 nitrito NO: nitrozyl 

CO 

2- 

3 : cacbonato NH 2 CH 2 CH 2 NH 2 : etylendiamin 

(en) 

OH - : hydroxo (NH 2 ) 2 CO: cacbamid 

SO 

2- 

3 : sunfito 

C 2 O 

2- : 

4 oxalato 

S 2 O 

2- 

3 : thiosunfato 

SCN - : thioxianato

4. Cách gọi tên các phức chất: 

a. Cation đọc trước rồi mới đến anion 

[Co(NH 3 ) 6 ]Cl 3 - 

hexaammin coban (III) clorua 

[Cr(NH 3 ) 6 ](NO 3 ) 3 - hexammin crom (III) nitrat 

b. Trật tự tên phối tử 

Gọi tên phối tử âm điện trước, đến phối tử trung hòa, phối tử 

dương điện, các phối tử được sắp xếp theo thứ tự từ đơn giản 

đến phức tạp, theo thứ tự a, b, c + thêm các tiếp đầu ngữ: 

- di, tri, tetra, … trước các phối tử đơn giản (Cl - , Br - , NO 2- ) 

- bis, tris, tetrakis,…trước các phối tử phức tạp như (en) 

c. Tận cùng đuôi của ion trung tâm 

- Phức anion: có đuôi at 

- Phức cation hoặc phức trung hòa không có đuôi 

d. Bậc oxi hóa của ion trung tâm 

Được biểu thị bằng số La Mã trong ngoặc đơn liền với M n+ , 

nếu số oxi hóa âm hoặc =0 thì đặt dấu âm trước số La Mã, 

hoặc ghi số “0”

Ví dụ: 

[PtClNO 2 (NH 3 ) 4 ]SO 4 : 

cloronitrotetraammmin platin (IV) sunfat 

K 3 [Al(C 2 O 4 ) 3 ]: Kalitrioxalatoaluminat (III) 

[CoCl 2 (en) 2 ]Cl: Diclorobis(en) coban(III) clorua

Chương II 

Liên kết trong phức chất

II.1. Thuyết liên kết tĩnh điện của Kossel 

1. Nội dung: 

- Liên kết trong phức chất được tạo ra là 

do lực hút tĩnh điện giữa nguyên tử trung 

tâm với các phối tử 

- Kossel đã tính năng lượng tạo thành trong 

phức chất, với giả thiết: các ion là những 

quả cầu không bị biến dạng, có bán kính 

như nhau, tương tác với nhau theo định 

luật Coulomb

Ví dụ 1: Sự tạo thành ion [Ag(CN) 2- ] 

CN - Ag + 

CN - 

Lực hút giữa ion Ag + và CN - : f h = e 2 /r 2 

Lực đẩy giữa các ion CN - : f đ = e 2 /4r 2 

r - khoảng cách giữa tâm của các ion

- Độ bền của phức chất phụ thuộc vào tỷ lệ 

giữa lực hút và lực đẩy, đặc trưng bằng 

hằng số S 

- Khi ion trung tâm tích điện (+1) tạo phức 

với các ion (-1), ông đã tính được hằng số 

chắn S và giả thiết chúng có các cấu hình 

không gian khác nhau.

Bảng 1. Hằng số chắn và cấu hình không gian của 

một số phức chất có số phối trí khác nhau 

Số phối trí 

n 

Hằng số chắn 

S 

Cấu hình không gian 

của phức chất 

2 0,25 Đường thẳng 

3 0,58 Tam giác đều 

4 0,92 Tứ diện đều 

4 0,96 Vuông phẳng 

5 1,38 Năm cạnh đều 

6 1,66 Bát diện đều

* Nhận xét: 

• Ion trung tâm điện tích (+1) phức bền 

nhất có spt 2, 3 

• Phức có spt cao không bền (do lực đẩy 

mạnh hơn lực hút) 

• spt 4 rất ít gặp nhưng về mặt năng 

lượng thì cấu hình tứ diện bền hơn 

vuông phẳng

2. Năng lượng tạo thành của phức chất 

- Khi ion trung tâm có điện tích khác +1 

- Phối tử có điện tích -1 

- Năng lượng thoát ra khi tạo thành một 

phần tử phức chất được tính theo hệ thức: 

U n( Z S) e 

r 

2 

U phụ thuộc vào số phối trí n và cách sắp xếp trong 

không gian của các phối tử 

Nếu r= const thì U sẽ tỷ lệ với n(Z-S)

Bảng 2. Các giá trị của n(Z-S) khi n và Z thay đổi 

n 1 2 3 4 5 6 

Z 

1 1,00 1,50 1,26 0,30 

2 2,99 3,50 4,26 4,30 3,12 2,04 

3 3,00 5,50 7,26 8,32 8,12 8,04 

4 4,00 7,50 7,26 12,32 13,12 14,04

‣Nhận xét: 

- Khi số phối trí n tăng, trị số n(Z-S) tăng, năng lượng 

U tăng qua cực đại rồi giảm 

- Các ion điện tích (+1), với spt 2 có xác suất lớn nhất, 

rồi đến spt 3 

Ví dụ: Ion Ag (I), Cu(I), Au(I) tạo được các phức chất 

dạng M[AgX 2 ], [CuCl 2 ] - ; [Au(CN) 2- ] 

- Các ion điện tích (+2) như Zn 2+ , Cd 2+ , Hg 2+ , Cu 2+ , Pt 2+ 

có spt 4 là thuận lợi nhất, rồi mới đến 3 

Ví dụ: [CuCl 4 ] 2- ; [Zn(OH) 4 ] 2- ; [PtCl 4 ] 2- ; [HgI 4 ] 2- ; 

[CuCl 3 ] - 

- Các ion có điện tích (+3), spt thường gặp là 4 và 6, 

như: [BF 4 ] - ; [CoF 6 ] 3- ;[AuCl 4 ] - 

- Các ion có điện tích (+4) thì spt phổ biến là 6

Ưu nhược điểm: 

- Cho phép giải thích được spt của đa số 

các ion kim loại, xác định spt đặc 

trưng, cấu hình không gian 

- Không cho phép giải thích tính màu và 

từ tính của phức chất

II.2. Các thuyết hiện đại giải thích bản chất 

liên kết trong phức chất 

- Thuyết liên kết hóa trị 

- Thuyết trường tinh thể 

- Thuyết obitan phân tử MO

II.2.1 Thuyết liên kết hoá trị giải thích liên kết 

hoá học trong phức chất 

Nguyên tắc của phương pháp: 

Liên kết tạo thành trong phức chất là liên kết 

cho-nhận giữa cặp e tự do của phối tử và obitan 

trống của nhân trung tâm. Mỗi liên kết cho-nhận 

ứng với một vị trí phối trí (một liên kết ). 

Các obitan trống đó phải là những obitan 

lai hoá. Nhân trung tâm là chất nhận cặp 

e. Phối tử là chất cho cặp e

Ví dụ 1: Sự tạo thành ion phức [Co(NH 3 ) 6 ] 3+ 

+ Từ ion Co 3+ và 6 phân tử NH 3 

+ Tạo thành cation phức hình bát diện do 6 liên 

kết cho-nhận giữa các cặp e tự do của các 

phân tử NH 3 

+ Trong ion Co 3+ có sự lai hoá d 2 sp 3

Co 3+ 

d 2 sp 3 

Co 3+ 3d 6 4s 4p 

NH 3 NH 3 NH 3 

NH 3 NH 3 NH 3

- d 2 sp 3 là sự lai hoá trong 

- Loại phức này chứa ít hoặc không chứa 

các e độc thân so với nhân trung tâm ở 

trạng thái tự do 

- Phức chất spin ghép cặp (phức chất spin thấp 

hoặc phức chất obitan trong) 

- Ion [Co(NH 3 ) 6 ] 3+ không có e độc thân, 

Thực nghiệm xác nhận ion [Co(NH 3 ) 6 ] 3+ có tính 

nghịch từ

Ví dụ 2: sự hình thành ion phức [CoF 6 ] 3- 

- Trong trường hợp này nhân trung 

tâm là Co 3+ có lai hoá sp 3 d 2 , tức là các 

AO- 3d ở lớp trong không tham gia lai 

hoá 

- Xảy ra sự lai hoá của AO-4s, với 3AO- 4p và 

2AO- 4d. Đây là sự lai hoá ngoài.

sp 3 d 2 

3d 6 4s 4p 4d

- sp 3 d 2 là sự lai hoá ngoài 

- Phức chất tạo thành được gọi là 

phức chất obitan ngoài (phức chất 

spin chưa ghép cặp hoặc phức chất 

spin tự do). 

- Phức chất này vẫn giữ được số e tự 

do của nhân trung tâm, có tính thuận 

từ. 

- Kết quả đo momen từ cho thấy ion 

[CoF 6 ] 3- có 4 e độc thân

Mét sè d¹ng lai ho¸ obitan thêng gÆp vµ cÊu 

tróc h×nh häc cña phøc chÊt 

Sè phèi 

trÝ 

D¹ng lai 

ho¸ 

CÊu h×nh cña 

phøc chÊt 

VÝ dô 

2 sp Th¼ng [Cu(NH 3 ) 2 ] + , [CuCl 2 ] - 

[Ag(NH 3 ) 2 ] + , [Ag(CN) 2 ] - , 

4 sp 3 Tø diÖn [Zn(NH 3 ) 4 ] 2+ , [ZnCl 4 ] 2- , [BF 4 ] - , 

[Be(OH) 4 ] 2-, [Hg(CN) 4 ] 2- 

4 dsp 2 Vu«ng ph¼ng [PtCl 4 ] 2- , [Ni(CN) 4 ] 2- , 

[Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ 

6 d 2 sp 3 B¸t diÖn [Co(NH 3 ) 6 ] 3+ , [Fe(CN) 6 ] 3- 

6 sp 3 d 2 B¸t diÖn [CoF 6 ] 3- , [PtCl 6 ] 2- , 

[Al(H 2 O) 2 (OH) 4 ] - , [SnCl 6 ] 2- ,

L – M – L 

Th¼ng 

Tø diÖn ®Òu 

Vu«ng ph¼ng 

B¸t diÖn

2. Ưu nhîc ®iÓm 

- §¬n gin, dÔ hiÓu, cho phÐp gii thÝch 

®Þnh tÝnh liªn kÕt cña phøc chÊt, gii 

thÝch tÝnh thuËn tõ vµ nghÞch tõ. 

- Kh«ng gii thÝch ®îc mét sè tÝnh chÊt 

cña phøc chÊt nh tÝnh céng hëng tõ, 

tÝnh dÞ híng, tÝnh chÊt quang häc, mµu 

cña çc phøc chÊt 

- Những thành công, tồn tại của nó được 

áp dụng, bổ sung và phát triển trong 

thuyết trường tinh thể và thuyết MO

II.2.2. ThuyÕt trêng tinh thÓ 

- ThuyÕt trêng tinh thÓ do hai nhµ B¸c 

häc VËt lý Bethe vµ V. Vleck ®Ò ra 

n¨m 1933 ®Ó gii thÝch tÝnh chÊt cña 

çc chÊt d¹ng tinh thÓ. 

- 1950 nã míi ®îc ¸p dông vµo phøc 

chÊt cña çc kim lo¹i chuyÓn tiÕp

Nguyªn t¾c c¬ bn cña ThuyÕt trêng tinh thÓ 

gåm çc ®iÓm sau ®©y: 

Phøc chÊt ®îc t¹o thµnh vµ bÒn lµ nhê vµo lùc 

hót tÜnh ®iÖn gi÷a nh©n trung t©m vµ phèi tö 

Khi xét ion trung tâm có chú ý đến cấu trúc 

electron chi tiết của nó; các phối tử được coi là 

“không có cấu trúc”, là những điện tích điểm 

(hoặc lưỡng cực điểm) tạo nên trường tĩnh điện 

bên ngoài đối với ion trung tâm (trường phối 

tử). 

Çc phèi tö nằm xung quanh ion trung tâm trên 

các đỉnh của hình đa diện, tạo nên những phức 

chất có cấu trúc đối xứng nhất định.

Nội dung: 

‣ Xét sự tách mức năng lượng của các 

obitan d của ion trung tâm M n+ dưới 

tác dụng của trường phối tử 

‣ Các phức chất có tính đối xứng khác 

nhau sự tách các obitan d sẽ khác 

nhau

1. Phức bát diện: 

Xét cấu trúc hình học của ion phức tám 

mặt: 

L 5 

z 

L 3 

y 

L 2 

L 4 

A 

x 

L 1 

L 6

Nguyªn tö trung t©m M n+ cã 5 obitan ho¸ trÞ d, 

ë tr¹ng th¸i tù do çc obitan nµy cã n¨ng lîng b»ng 

nhau (sự suy biến bậc 5) 

Khi çc phèi tö tiÕn l¹i gÇn ®Ó t¹o liªn kÕt th× 

xuất hiện tương tác đẩy gi÷a các điện tích âm của 

phèi tö víi electron d cña nh©n trung t©m, cản 

trở điền electron vào các obitan d. 

T¬ng t¸c gi÷a phèi tö víi nh©n kh«ng gièng nhau 

nªn n¨ng luîng cña çc obitan nµy t¨ng lªn kh«ng 

®Òu. Dẫn đến sự tách mức năng lượng của các 

obitan d thành hai nhóm.

L 3 

L 5 

L 2 

L 1 

L 2 

dx 2 -y 2 L 6 

L 3 

L 1 

dz 2 

L 4 

L 3 

L 5 

L 2 

L 4 

L 3 

L 1 

L 4 

L 4 

L 6 

dxy 

dzy

L 5 

L 2 

L 1 

L 6 

L 3 

dzx

+ Nhóm gồm 2AO-d: dz 2 vµ dx 2 -y 2 (ký hiệu 

e g ) híng trùc tiÕp ®Õn çc phèi tö nªn, 

chịu tương tác đẩy mạnh hơn, n¨ng lîng 

cña 2AO nµy t¨ng lªn m¹nh. 

+ Nhóm gồm 3AO-d d xy , d xz , d zy (ký hiệu 

t 2g ) ®Þnh híng gi÷a çc phèi tö, t¬ng t¸c 

gi÷a çc AO nµy víi çc phèi tö kÐm h¬n 

nªn n¨ng lîng thấp h¬n 

+ Díi t¸c dông cña ®iÖn trêng s¸u phèi tö çc 

obitan d từ suy biến bậc 5 bị tách thành 

hai nhóm: e g suy biến bậc 2 vµ t 2g suy 

biến bậc 3

E 0 

E 1 

E 2 

N¨ng lîng trung b×nh 

cña çc OA- d 

3/5Δ o 

e g 

t 2g 

2/5Δ o 

d Z2 

d x2-y2 

d xy d xz d yz 

Sù t¸ch n¨ng lîng cña çc 

obitan d trong trêng tinh 

thÓ 

Sự tách mức năng lượng của các obitan d trong 

trường bát diện

2. Phøc tø diÖn: 

Z 

Y 

X 

Các phối tử không nằm trên các trục mà nằm 

trong khoảng không gian giữa các trục

Trong ion phøc bèn mÆt: 

3AO-d: d xy , d xz , d yz cã çc nh¸nh híng tíi gÇn çc 

phèi tö h¬n, chÞu t¸c dông ®Èy lín h¬n nªn n¨ng 

lîng t¨ng lªn m¹nh h¬n 

2AO-d: d Z2 , d x2-y2 cã çc nh¸nh xa çc phèi tö h¬n 

nªn chÞu t¸c dông ®Èy yÕu h¬n, n¨ng lîng thấp 

hơn 

KÕt qu díi t¸c dông ®iÖn trêng cña 4 phèi tö 

5AO-d ®ång n¨ng lîng cña ion tù do M n+ bÞ 

ph©n t¸ch thµnh 2 møc: 

+ t 2g gåm 3AO d xy , d xz , d yz 

+ e g gåm 2AO d Z2 , d x2-y2

E 2 

d xy d xz d yz 

0,4Δ o 

d Z2 d x2-y2 

E 0 

E 1 

N¨ng lîng trung b×nh 

cña çc OA- d 

0,6Δ o 

t 2g 

e g 

Sù t¸ch n¨ng lîng cña çc 

obitan d trong trêng tø 

diÖn 

Khi tính đối xứng của trường giảm các nhóm t 2g và e g tiếp 

tục bị phân tách và mức suy biến của chúng giảm đi hoặc 

biến mất

3. Phøc vu«ng ph¼ng: 

Z 

L 6 

L 3 

L 2 

L 4 

L 5 

L 1 

Y 

X 

Hai phèi tö ë vÞ trÝ 

trans (L 5 , L 6 ) kÐo d·n ra 

xa theo trôc Z phøc 

chÊt b¸t diÖn lÖch 

L 5 , L 6 sÏ xa nh©n, çc 

phèi tö L 1 , L 2 , L 3 , L 4 trªn 

mÆt ph¼ng cã xu híng co 

l¹i 

eg : d x2-y2 vµ d Z2 bÞ ph©n 

t¸ch: d x2-y2 cã n¨ng lîng t¨ng 

lªn, cßn d Z2 gim xuèng. 

Khi 2 phèi tö L 5 , L 6 rêi ra xa 

h¼n nh©n th× phøc b¸t diÖn 

trë thµnh vu«ng ph¼ng d x2- 

y2, d xy tiÕp tôc t¨ng, cßn d Z2 , d zx , 

t 2g : d xy t¨ng lªn cßn 

d zx , d zy gim xuèng

d x2-y2 

d x2-y2 d Z2 

d Z2 

o 

d xy 

d x2-y2 

d xy 

d Z2 

B¸t diÖn 

®Òu 

d XZ 

d yz 

B¸t diÖn lÖch 

d XZ 

d YZ 

Vu«ng ph¼ng

Hiệu ứng Jan- Telơ: 

- Trong phức bát diện, khi 2 phối tử ở vị trí 

trans (L 5 , L 6 ), dịch chuyển ra xa hay gần ion 

trung tâm so với các phối tử khác, phức bát 

diện bị biến dạng kiểu tứ phương (bát diện 

lệch) 

- Sự biến dạng kiểu tứ phương của phức chất 

bát diện là biểu hiện của hiệu ứng Jan- telơ 

- Trạng thái electron suy biến của một phân tử 

không thẳng hàng là không bền, phân tử sẽ 

biến dạng hình học để giảm tính đối xứng và 

độ suy biên

Ví dụ: 

Xét phức bát diện của Cu 2+ (d 9 ) 

Cấu hình của Cu 2+ trong phức bát diện: (t 2g6 e g3 ) 

Trên e g có 3 electron nên có 2 cách phân bố 

electron: 

d 

d 

2 1 

d 

2 2 2 

z x y 

1 2 

d 

2 2 2 

z x y 

Hai cấu hình này có cùng một mức năng lượng nên 

trạng thái electron của Cu 2+ trong phức bát diện là 

suy biến bậc 2

- Trạng thái electron không bền, nên phức bát 

diện của Cu 2+ phải biến dạng để hai cấu hình 

đó khác nhau 

+ Cấu hình: 

d 

2 1 

2 d 2 2 

z x y 

Vì thiếu 1 e nên các phối tử trong mặt phẳng xy bị chắn 

ít hơn và được hút lại gần nhân mạnh hơn so với phối 

tử trên z 

Các phối tử trên trục Z bị đẩy ra xa ion kim loại 

Do đó, 4 liên kết trong mặt phẳng xy ngắn hơn 2 liên 

kết theo trục Z. 

Phức chất bị biến dạng kiểu tứ phương, phức bát diện 

trở thành bát diện thuôn và độ suy biến giảm đi

+ Cấu hình: 

d 

1 2 

2 d 2 2 

z x y 

Các phối tử trong mặt phẳng xy bị đẩy ra xa so 

với nhân 

Các phối tử trên z sẽ hút lại gần nhân hơn 

2 liên kết trên trục z sẽ ngắn đi, còn 4 liên kết trên 

mặt phẳng xy dài ra 

Phức bát diện bị dẹt lại theo trục z

Sự lệch cấu hình khi tách e dx 2 -y 2 và dz 2

- Thực tế ít gặp kiểu lệch thứ hai (lệch do nén 

theo trục z) 

- Sự lệch kéo dài các liên kết dọc theo trục z 

(bát diện thuôn) thường gặp hơn 

- Sự lệch theo kiểu tứ phương quá lớn thì hai 

phối tử trans trên z có thể bị mất đi, khi đó 

phức chất trở thành vuông phẳng 

- Bát diện lệch tứ phương và vuông phẳng các 

mức t 2g và e g đều giảm độ suy biến, hệ trở nên 

bền hơn 

- Định lý này có ý nghĩa thực tế to lớn, vì nó 

cho phép chúng ta hiểu được cấu tạo nhiều 

phức kim loại chuyển tiếp

Tuy nhiên khi áp dụng cần lưu ý những đặc điểm 

sau đây: 

1. Định lý xác nhận sự biến dạng hình học của hệ 

suy biến, nhưng không nói gì về đặc điểm và độ 

lớn của sự biến dạng đó 

2. Cần phải tính năng lượng của toàn bộ phức 

chất để có thể dự đoán được đặc điểm và độ lớn 

của sự biến dạng. Tuy nhiên, sự tính toán rất khó 

nên ít khi thực hiện được. Cấu hình cân bằng là 

cấn hình ứng với năng lượng nhỏ nhất.

Ví dụ 1: Xét cấu hình của phức chất Cu 2+ (hệ 

d 9 )

- Sự lệch kéo dài theo trục z thường gặp hơn 

- δ 1 là thông số tách đối với mức e g và δ 2 là 

thông số tách- mức t 2g 

- Thực tế δ 2 < δ 1 < Δ o 

- Trong hệ Cu 2+ không có sự dôi năng lượng do 

tách mức t 2g 

 

 

2 

3 3 

2 

4 2 

 

2 

- Nhưng đối với mức e g , năng lượng dôi ra là: 

1 1 

1 

2 11 

1 

2 2 2

- Năng lượng này là năng lượng làm bền 

bởi hiệu ứng Jan-Telơ 

- Và đó là nguyên nhân làm biến dạng 

cấu hình hình học của phức chất 

‣Chú ý: 

- Cấu hình t 2g6 e g1 và t 2g6 e g3 sự biến dạng 

hình bát diện làm cho phức chất bền 

- Cấu hình t 2g6 , t 2g6 e g2 và t 2g6 e g4 – phức 

chất không bị biến dạng 

- Cấu hình t 2g3 e g1 cũng bị biến dạng

4. Năng lượng tách 

- Sự tách mức năng lượng của các obitan d là do 

tương tác của các phối tử với các electron d trên 

obitan 

- Thông số tách (năng lượng tách) là đại lượng đặc 

trưng cho sự tách, ký hiệu Δ 

- Phức bát diện Δ o và phức tứ diện Δ t 

- Công thức: W s = (0,4n 1 - 0,6n 2 ) o 

Trong đó: n 1 - số electron trên các obitan t 2g 

n 2 - số electron trên obitan e g 

Đơn vị là số sóng (cm -1 )

5. Các yếu tố ảnh hưởng đến thông số tách 

Bản chất của phối tử và ion M n+ và cấu hình 

của phức chất 

* Bản chất phối tử: 

+ Phối tử có độ âm điện lớn, kích thước nhỏ là 

càng dễ gần ion kim loại và Δ lớn 

Ví dụ: Thực nghiệm cho thấy theo dãy F- Cl - 

- Br – - I - thì Δ giảm dần 

+ Phối tử có 1 cặp e tự do (NH 3 ) sẽ dễ tiến gần 

ion M n+ hơn là phối tử có 2 hay nhiều hơn 

cặp e tự do (H 2 O)

* Bản chất của ion trung tâm: 

Trạng thái oxi hóa, cấu hình electron và kích 

thước của ion trung tâm 

+ Số oxi hóa của ion trung tâm càng cao thì Δ 

càng lớn (sự hút giữa ion M n+ với phối tử càng 

mạnh) 

[Mn(H 2 O) 6 ] 2+ o = 7800; [Mn(H 2 O) 6 ] 3+ o = 

13700 

[Fe(H 2 O) 6 ] 2+ o = 10400 сm -1 ; [Fe(H 2 O) 6 ] 3+ o = 

21000 сm -1 

+ Ion trung tâm có kích thước càng lớn, obitan 

của nó càng dễ bị biến dạng, khả năng tạo 

phức càng cao 

Δ của phức chứa các electron 5d lớn hơn so 

với phức chứa electron 3d

* Cấu hình electron của phức chất: 

- Với phức bát diện số trên t 2g càng lớn, lực 

đẩy giữa chúng càng mạnh, năng lượng mức 

đó càng cao, Δ o nhỏ 

- Số e trên mức e g càng lớn thì năng lượng của 

mức đó càng cao, Δ o cao 

Ví dụ: 

Theo dãy d 1 - d 2 - d 3 thông số tách giảm 

và tăng mạnh ở d 4

6. Cấu hình electron của phức chất 

- Sự phân bố electron trên các obitan d tuân 

theo các nguyên lý và quy tắc như ở nguyên 

tử 

- Tuy nhiên còn phụ thuộc vào mối tương quan 

giữa P năng lượng ghép đôi và Δ 

- Cã ba trêng hîp kh¸c nhau: 

1. d 1,2,3 cã mét çch ®iÒn duy nhÊt 

2. d 4,5,6,7 sÏ cã hai çch ®iÒn kh¸c nhau 

3. d 8,9,10 cã mét çch ®iÒn duy nhÊt

Phân bố electron vào d orbitals 

Strong field Weak field Strong field Weak field 

d 1 d 2 

d 3 d 4

Sự phân bố electron vào obitan d 

d 4 

Strong field = 

Low spin 

(2 unpaired) 

Weak field = 

High spin 

(4 unpaired) 

P < o 

P > o 

Notes: the pairing energy, P, is made up of two parts. 1) Coulombic 

repulsion energy caused by having two electrons in same orbital

Placing electrons in d orbitals 

d 7 

1 u.e. 5 u.e.d 5 0 u.e. 4 u.e. 

d 6 1 u.e. 3 u.e. 

d 8 1 u.e. 1 u.e. 

d 9 0 u.e. 0 u.e.d 10 

2 u.e. 2 u.e.

- Çc phèi tö m¹nh thêng t¹o ra çc phøc 

spin thÊp, cßn çc phèi tö yÕu thêng t¹o 

ra çc phøc spin cao.

8. Một số hệ quả của sự tách trường phối tử 

‣ Sù hÊp thô ¸nh s¸ng: mµu cña chÊt lµ do sù hÊp 

thô ¸nh s¸ng nh×n thÊy 

Khi chÊt hÊp thô hoµn toµn ¸nh s¸ng chÊt sÏ cã 

mµu ®en. 

Khi chÊt kh«ng hÊp thô ¸nh s¸ng chÊt trong 

suèt hoÆc cã mµu tr¾ng 

ChÊt hÊp thô mét phÇn ¸nh s¸ng, phÇn kh«ng bÞ 

hÊp thô truyÒn qua chÊt g©y ra mµu phô trî 

VÝ dô: Khi ¸nh s¸ng ®i qua mét chÊt, bÞ hÊp thô 

mµu ®á, th× mµu quan s¸t ®îc lµ mµu lôc 

Phæ hÊp thô: lµ ®êng cong biÓu diÔn sù biÕn ®æi 

cña ®é hÊp thô ¸nh s¸ng theo bíc sãng

-

8.1. Thành công lớn nhất của thuyết trường 

tinh thể là giải thích màu của các phức chất 

kim loại chuyển tiếp 

Ví dụ: 

- [Ti(H 2 O) 6 ] 3+ cã mµu tÝm do hÊp thô cùc ®¹i ë bíc 

sãng = 500nm 

- Ion phøc hÊp thô ¸nh s¸ng vàng, cßn cho ¸nh 

s¸ng ®á, xanh ®i qua g©y ra mµu tím

e g 

t 2g 

h 

(=500nm) 

o = 242,8 

KJ.mol -1 

 

o 

 

hC 

h . N 

A 

. N 

 

A 

[Ti(H 2 O) 6 ] 3+ 

Chú ý: 

Xác định Δ o đối với các phức chất có số e electron 

nhiều hơn 1 rất phức tạp, vì không những phụ thuộc 

vào năng lượng obitan mà còn phụ thuộc năng lượng 

của tương tác đẩy giữa các electron

Dựa vào các giá trị Δ o xác định dãy phổ hóa học 

của các phối tử như sau: 

I - phức chất 

‣ Dựa vào tác dụng của từ trường, chia làm hai loại: 

phức chất nghịch từ và phức chất thuận từ 

‣ Ở trạng thái cơ bản cấu hình electron của các phức 

kim loại chuyển tiếp có các e độc thân, người ta 

dùng phương pháp đo momen từ để nhận ra cấu 

hình đó 

+ Momen từ của phức với số lượng tử spin tổng cộng 

S được xác định bằng hệ thức: 

 

2. SS ( 2). B 

Do mỗi e độc thân có số lượng tử spin là ½ nên 

S= n/2, với n là số electron độc thân 

 

 

nn ( 2). 

B

Bảng 1. Momen từ spin thuần túy của các 

phức chất dãy 3d 

Ion n S µ/µ B 

Lý thuyết 

Thực nghiệm 

Ti 3+ 1 1/2 1,73 1,7-1,8 

V 3+ 2 1 2,83 2,7-2,9 

Cr 3+ 3 3/2 3,78 3,8 

Mn 2+ 4 2 4,9 4,8-4,9 

Fe 3+ 5 5/2 5,92 5,3

Hóa học phức chất

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?