Chuyên đề Hóa 12 Bài 7 (Chân trời sáng tạo): Liên kết và cấu tạo của phức chất

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

Khởi động trang 38 Chuyên đề Hóa học 12: Đầu thế kỉ XX, các kết quả nghiên cứu về cơ học lượng tử đã góp phần làm rõ hơn bản chẩt của liên kết hoá học trong các phân tử. Nhờ đó, bản chất liên kết trong phức chất cùng được làm rõ hơn bởi thuyết Liên kết hoá trị (VB, valence bond). Thuyết Liên kết hoá trị mô tả sự hình thành liên kết trong phức chất như thế nào? Các phức chất có dạng hình học xác định không? Phức chất có những loại đồng phân nào?

Lời giải:

- Theo thuyết Liên kết hoá trị, liên kết trong phức chất được hình thành do các phối tử cho cặp electron chưa liên kết vào các orbital lai hoá trống của nguyên tử trung tâm. Kiểu lai hoá các orbital của nguyên tử trung tâm quyết định dạng hình học của phức chất.

-Các phức chất có dạng hình học xác định, dạng hình học của phức chất được xác định bằng thực nghiệm. Phức chất loại [ML₄]^* thường có dạng hình học tứ diện hoặc vuông phẳng. Phức chất loại [ML₆]^* thường có dạng bát diện.

- Phức chất có các loại đồng phân khác nhau, trong đó có một số loại cơ bản là đồng phân cis - trans, đồng phân ion hoá và đồng phân liên kết.

1. Thuyết liên kết hoá trị trong phức chất

Câu hỏi thảo luận 1 trang 39 Chuyên đề Hóa học 12: Hãy cho biết số phối trí của nguyên tử trung tâm và dung lượng phối trí của phối tử trong phức chất được nêu ở các Ví dụ 1 và 2.

Lời giải:

Giải thích:

- Trong Ví dụ 1, mỗi phối tử Cl⁻ hình thành 1 liên kết s với nguyên tử trung tâm, nên dung lượng phối trí của nó bằng 1. Nguyên tử trung tâm liên kết với 4 phối tử Cl⁻, nên số phối trí của Co²⁺ trong phức chất này bằng 4.

- Trong Ví dụ 2, mỗi phối tử NH₃ hình thành 1 liên kết s với nguyên tử trung tâm, nên dung lượng phối trí của nó bằng 1. Nguyên tử trung tâm liên kết với 4 phối tử NH₃, nên số phối trí của Zn²⁺ trong phức chất này bằng 4.

Luyện tập trang 39 Chuyên đề Hóa học 12: Mô tả sự hình thành liên kết trong ion phức tứ diện [Zn(OH)₄]^2-.

Lời giải:

Trong ion phức [Zn(OH)₄]^2- có 4 liên kết cho – nhận giữa 4 phối tử OH⁻ với nguyên tử trung tâm Zn²⁺ (có cấu hình electron [Ar]3d¹⁰). Mỗi liên kết cho – nhận được hình thành bởi 1 cặp electron chưa liên kết của phối tử OH⁻ và 1 orbital lai hoá sp³ trống của ion Zn²⁺.

Câu hỏi thảo luận 2 trang 40 Chuyên đề Hóa học 12: Hãy cho biết số phối trí cùa nguyên tử trung tâm và dung lượng phối trí của phối tử trong phức chất được nêu ở các Ví dụ 3 và 4.

Lời giải:

Giải thích:

- Trong Ví dụ 3, dung lượng phối trí của NH₃ bằng 1. Nguyên tử trung tâm liên kết với 6 phối tử NH₃, nên số phối trí của Cr³⁺ trong phức chất này bằng 6.

- Trong Ví dụ 4, mỗi phối tử H₂O hình thành 1 liên kết s với nguyên tử trung tâm, nên dung lượng phối trí của nó bằng 1. Nguyên tử trung tâm liên kết với 6 phối tử nước, nên số phối trí của Co³⁺ trong phức chất này bằng 6.

Luyện tập trang 40 Chuyên đề Hóa học 12: Mô tả sự hình thành liên kết trong ion phức [Cu(H₂O)₆]²⁺.

Lời giải:

Trong ion phức [Cu(H₂O)₆]²⁺ có 6 liên kết cho – nhận giữa 6 phối tử H₂O với nguyên tử trung tâm Cu²⁺ (có cấu hình electron [Ar]3d⁹). Mỗi liên kết cho – nhận được hình thành bởi 1 cặp electron chưa liên kết của phối tử H₂O và 1 orbital lai hoá sp³d² trống của ion Cu²⁺.

2. Dạng hình học của phức chất

Câu hỏi thảo luận 3 trang 41 Chuyên đề Hóa học 12: Biểu diễn dạng hình học của ion phức chất tứ diện [FeCl₄]⁻ và ion phức chất bát diện [Mn(H₂O)₆]²⁺.

Lời giải:

Luyện tập trang 41 Chuyên đề Hóa học 12: Hãy dự đoán và biểu diễn dạng hình học của ion phức chất [Co(NH₃)₆]²⁺.

Lời giải:

Phân tử NH₃ có dung lượng phối trí bằng 1, trong phức chất có chứa 6 phối tử NH₃ thuộc dạng [ML₆] nên ion phức chất [Co(NH₃)₆]²⁺ sẽ có dạng hình học là bát diện.

3. Đồng phân của phức chất

Câu hỏi thảo luận 4 trang 41 Chuyên đề Hóa học 12: Dựa vào Hình 7.6 và 7.7, hãy nêu cách phân biệt đồng phân cis- và đồng phân trans- của phức chất.

Lời giải:

Quan sát Hình 7.6 và Hình 7.7 thấy được trong đồng phân cis-, hai phối tử giống nhau (hai phối tử Cl⁻ hoặc hai phối tử NH₃) được phân bố trên hai trục khác nhau khi liên kết với nguyên tử trung tâm. Trong đồng phân trans-, hai phối tử giống nhau được phân bố trên cùng trục khi liên kết với nguyên tử trung tâm.

Luyện tập trang 42 Chuyên đề Hóa học 12: Biểu diễn các đồng phân cis - trans của phức chất bát diện [CrCl₂(NH₃)₄]Cl và phức chất vuông phẳng [NiCl₂(NH₃)₂].

Lời giải:

Câu hỏi thảo luận 5 trang 42 Chuyên đề Hóa học 12: Viết công thức đồng phân ion hoá của phức chất [CrBr(NH₃)₅]SO₄.

Lời giải:

Hai đồng phân ion hoá của phức chất [CrBr(NH₃)₅]SO₄ là [CrBr(NH₃)₅]SO₄] và [Cr(NH₃)₅SO₄]Br.

Bài tập (trang 42)

Bài tập 1 trang 42 Chuyên đề Hóa học 12: Mô tả sự hình thành liên kết, biểu diễn dạng hình học của các ion phức chất sau:

a) Phức chất bát diện [Fe(H₂O)₆]³⁺;

b) Phức chất tứ diện [CoBr₄]^2-.

Lời giải:

a) Trong ion phức [Fe(H₂O)₆]³⁺ có 6 liên kết cho – nhận giữa 6 phối tử H₂O với nguyên tử trung tâm Fe³⁺ (có cấu hình electron [Ar]3d⁵). Mỗi liên kết cho – nhận được hình thành bởi 1 cặp electron chưa liên kết của phối tử H₂O và 1 orbital lai hoá sp³d² trống của ion Fe³⁺.

b) Trong ion phức [CoBr₄]^2- có 4 liên kết cho – nhận giữa 4 phối tử Br⁻ với nguyên tử trung tâm Co²⁺ (có cấu hình electron [Ar]3d⁷). Mỗi liên kết cho – nhận được hình thành bởi 1 cặp electron chưa liên kết của phối tử Br⁻ và 1 orbital lai hoá sp³ trống của ion Co²⁺.

Bài tập 2 trang 42 Chuyên đề Hóa học 12: Xác định số phối trí của nguyên tử trung tâm trong các phức chất sau:

a) Na[PtCl₅(NH₃)];

b) [CrCl₃(NH₃)₃].

Lời giải:

a) Trong phức chất: Na[PtCl₅(NH₃)] có 5 phối tử Cl⁻ và 1 phối tử NH₃, mỗi phối tử tạo một liên kết σ với nguyên tử trung tâm Pt⁴⁺ nên số phối trí của nguyên tử trung tâm Pt⁴⁺ trong phức chất này là 6.

b) Trong phức chất: [CrCl₃(NH₃)₃] có 3 phối tử Cl⁻ và 3 phối tử NH₃, mỗi phối tử tạo một liên kết σ với nguyên tử trung tâm Cr³⁺ nên số phối trí của nguyên tử trung tâm Cr³⁺ trong phức chất này là 6.

Bài tập 3 trang 42 Chuyên đề Hóa học 12: Ion phức chất [Cr(NH₃)₄Br₂]⁺ có dạng hình học bát diện. Hãy biểu diễn các đồng phân cis- và trans- của phức chất.

Lời giải: