Chuyên đề Hóa 12 Bài 7 (Cánh diều): Liên kết và cấu tạo của phức chất

Giải Chuyên đề Hóa 12 Bài 7: Liên kết và cấu tạo của phức chất

Mở đầu trang 43 Chuyên đề Hóa học 12: Bằng thực nghiệm, người ta xác định được cấu tạo của phức chất [NiCl₄]^2- như hình bên. Hãy cho biết:

a) Dạng hình học của phức chất.

b) Thuyết liên kết hóa trị giải thích dạng hình học của phức chất [NiCl₄]^2- như thế nào?

Lời giải:

a) Dạng hình học của phức chất là: dạng tứ diện.

b) Thuyết liên kết hóa trị giải thích dạng hình học của phức chất [NiCl₄]^2- như sau:

Phức chất có điện tích là -2, mỗi ion Cl⁻ có điện tích là -1 nên điện tích của nguyên tử trung tâm là +2.

Cấu hình electron của ion Ni²⁺ là: [Ar]3d⁸4s⁰4p⁰.

Cấu hình electron hoá trị dạng ô orbital của Ni²⁺ là:

Cation Ni²⁺ sử dụng 1 orbital 4s trống và 3 orbital 4p trống để lai hoá sp³, tạo nên 4 orbital lai hoá trống.

Mỗi anion Cl^- cho mỗi orbital lai hoá trống của cation Ni²⁺ một cặp electron chưa liên kết để hình thành một liên kết cho – nhận.

I. Liên kết và cấu tạo phức chất theo thuyết liên kết hoá trị

Câu hỏi trang 44 Chuyên đề Hóa học 12: Xác định điện tích của nguyên tử trung tâm trong phức chất [Cd(NH₃)₄]²⁺

Lời giải:

Phức chất có điện tích là +2, mỗi phân tử NH₃ trung hoà về điện (có điện tích là 0), vậy điện tích của nguyên tử trung tâm là +2.

Luyện tập 1 trang 45 Chuyên đề Hóa học 12: Thực nghiệm xác nhận phức chất [Zn(NH₃)₄]²⁺ có dạng hình học tứ diện. Giải thích sự tạo thành liên kết và mô tả cấu tạo phức chất này theo thuyết Liên kết hóa trị.

Lời giải:

Thuyết liên kết hóa trị giải thích dạng hình học của phức chất [Zn(NH₃)₄]²⁺ như sau:

Phức chất có điện tích là +2, mỗi phân tử NH₃ trung hoà về điện (có điện tích là 0), vậy điện tích của nguyên tử trung tâm là +2.

Cấu hình electron của ion Zn²⁺ là: [Ar]3d¹⁰4s⁰4p⁰.

Cấu hình electron hoá trị dạng ô orbital của Zn²⁺ là:

Cation Zn²⁺ sử dụng 1 orbital 4s trống và 3 orbital 4p trống để lai hoá sp³, tạo nên 4 orbital lai hoá trống.

Mỗi phân tử NH₃ cho mỗi orbital lai hoá trống của cation Zn²⁺ một cặp electron chưa liên kết để hình thành một liên kết cho – nhận.

Luyện tập 2 trang 45 Chuyên đề Hóa học 12: Thực nghiệm xác nhận phức chất [FeF₆]^4- có dạng hình học bát diện. Giải thích sự tạo thành liên kết và mô tả cấu tạo phức chất này theo thuyết Liên kết hóa trị.

Lời giải:

Phức chất có điện tích là -4, mỗi ion F⁻ có điện tích là -1 nên điện tích của cation nguyên tử trung tâm là +2.

Cấu hình electron của Fe²⁺: [Ar]3d⁶4s⁰4p⁰.

Cấu hình electron hoá trị dạng ô orbital của Fe²⁺ là:

Cation Fe²⁺ sử dụng 1 orbital 4s trống, 3 orbital 4p trống và 2 orbital 4d trống để lai hoá sp³d², tạo nên 6 orbital lai hoá trống.

Mỗi ion F⁻ cho mỗi orbital lai hoá trống của cation Fe²⁺ một cặp electron chưa liên kết để hình thành 1 liên kết cho – nhận.

II. Dạng hình học của phức chất

Luyện tập 3 trang 46 Chuyên đề Hóa học 12: Theo thực nghiệm, phức chất [Fe(CN)₆]^3- có dạng hình học bát diện. Hãy vẽ dạng hình học của phức chất này.

Lời giải:

Dạng hình học của phức chất [Fe(CN)₆]^3- :

Luyện tập 4 trang 46 Chuyên đề Hóa học 12: Theo thực nghiệm, phức chất [Cd(NH₃)₄]²⁺ có dạng hình học tứ diện. Hãy vẽ dạng hình học của phức chất này.

Lời giải:

Dạng hình học của phức chất: [Cd(NH₃)₄]²⁺

III. Đồng phân phức chất

Luyện tập 5 trang 46 Chuyên đề Hóa học 12: Chỉ ra đồng phân cis và trans của phức chất bát diện [CoCl₂(NH₃)₄]⁺ ở Hình 7.3.

Lời giải:

Ta có:

+ Ở đồng phân cis, hai phối tử giống nhau ở cùng một phía so với nguyên tử trung tâm.

+ Ở đồng phân trans, hai phối tử giống nhau ở hai phía so với nguyên tử trung tâm.

Vậy: (I) là đồng phân trans; (II) là đồng phân cis.

Luyện tập 6 trang 47 Chuyên đề Hóa học 12: Vì sao nguyên tử N và một nguyên tử O trong anion NO₂⁻ đều có thể tạo liên kết cho – nhận với nguyên tử trung tâm như trong phức chất (III) hoặc (IV)?

Lời giải:

Nguyên tử N và một nguyên tử O trong anion NO₂⁻ đều có thể tạo liên kết cho – nhận với nguyên tử trung tâm như trong phức chất (III) hoặc (IV) vì nguyên tử N hay O trong anion NO₂⁻ đều có thể cho vào orbital trống của nguyên tử Co²⁺ cặp electron liên kết.

Luyện tập 7 trang 48 Chuyên đề Hóa học 12: Hãy cho biết hai phức chất dưới đây có phải là đồng phân của nhau không. Giải thích.

[PtCl₂(NH₃)₄]Br₂ và [PtBr₂(NH₃)₄]Cl₂

Lời giải:

Hai phức chất [PtCl₂(NH₃)₄]Br₂ và [PtBr₂(NH₃)₄]Cl₂ là đồng phân ion hoá do chúng có cùng thành phần nhưng có sự hoán đổi vị trí của anion ở ngoài dấu móc vuông và trong dấu móc vuông.

Bài tập (trang 48)

Bài tập 1 trang 48 Chuyên đề Hóa học 12: Phức chất [CoCl₄]^2- có dạng hình học tứ diện. Giải thích sự tạo thành liên kết và vẽ dạng hình học của phức chất này theo thuyết Liên kết hóa trị.

Lời giải:

- Giải thích sự tạo thành liên kết trong phức chất [CoCl₄]^2-:

Phức chất có điện tích là -2, mỗi ion Cl⁻ có điện tích là -1 nên điện tích của nguyên tử trung tâm là +2.

Cấu hình electron của ion Co²⁺ là: [Ar]3d⁷4s⁰4p⁰.

Cấu hình electron hoá trị dạng ô orbital của Co²⁺ là:

Cation Co²⁺ sử dụng 1 orbital 4s trống và 3 orbital 4p trống để lai hoá sp³, tạo nên 4 orbital lai hoá trống.

Mỗi anion Cl^- cho mỗi orbital lai hoá trống của cation Co²⁺ một cặp electron chưa liên kết để hình thành một liên kết cho – nhận.

- Dạng hình học của phức chất [CoCl₄]^2- theo thuyết Liên kết hóa trị:

Bài tập 2 trang 48 Chuyên đề Hóa học 12: Phức chất [Co(OH₂)₆]²⁺ có dạng hình học bát diện. Giải thích sự tạo thành liên kết và vẽ dạng hình học của phức chất này theo thuyết Liên kết hóa trị.

Lời giải:

- Giải thích sự tạo thành liên kết trong phức chất [Co(OH)₆]²⁺:

Phức chất có điện tích là +2, mỗi phân tử H₂O có điện tích là 0 (trung hoà về điện) nên điện tích của nguyên tử trung tâm là +2.

Cấu hình electron của ion Co²⁺ là: [Ar]3d⁷4s⁰4p⁰.

Cấu hình electron hoá trị dạng ô orbital của Co²⁺ là:

Cation Co²⁺ sử dụng 1 orbital 4s trống, 3 orbital 4p trống và 2 orbital 4d trống để lai hoá sp³d², tạo nên 6 orbital lai hoá trống.

Mỗi phân tử H₂O cho mỗi orbital lai hoá trống của cation Co²⁺ một cặp electron chưa liên kết để hình thành 1 liên kết cho – nhận.

- Dạng hình học của phức chất [Co(OH)₆]²⁺:

Bài tập 3 trang 48 Chuyên đề Hóa học 12: Chỉ ra dạng cis và dạng trans trong hai đồng phân dưới đây:

Lời giải:

Ta có:

+ Ở đồng phân cis, hai phối tử giống nhau ở cùng một phía so với nguyên tử trung tâm.

+ Ở đồng phân trans, hai phối tử giống nhau ở hai phía so với nguyên tử trung tâm.

Vậy: (1) là đồng phân cis; (2) là đồng phân trans;