Hoá Học ProTHPT
Đăng nhậpĐăng ký

Hoá học 12 · Kim loại chuyển tiếp và phức chất

Kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất và phức chất

Đặc điểm cấu hình, tính chất vật lí, số oxi hoá và màu của ion kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất; nhận biết ion Fe²⁺, Fe³⁺, Cu²⁺; cấu tạo, dạng hình học và ứng dụng của phức chất.

Kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất

Dãy kim loại chuyển tiếp thứ nhất thuộc chu kì 4, từ scandium (Sc) đến copper (Cu). Các nguyên tử có phân lớp 3d đang được điền electron, lớp ngoài cùng là 4s có 1 hoặc 2 electron.

  • Tính chất vật lí: cứng, khối lượng riêng lớn, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt.
  • Có nhiều số oxi hoá trong hợp chất, ví dụ Fe có +2, +3; Cr có +2, +3, +6; Mn có +2, +4, +7.
  • Nhiều ion có màu đặc trưng trong dung dịch.
IonMàu dung dịchIonMàu dung dịch
Cr3+lụcFe3+vàng nâu
Mn2+hồng nhạtCo2+hồng
Fe2+lục nhạtCu2+xanh lam

Nhận biết một số ion

  • Fe2+: làm mất màu tím của dung dịch KMnO4 trong môi trường acid; với OH− tạo kết tủa trắng xanh Fe(OH)2.
  • Fe3+: với OH− tạo kết tủa nâu đỏ Fe(OH)3; với ion thiocyanate SCN− tạo dung dịch màu đỏ máu.
  • Cu2+: với OH− tạo kết tủa xanh lam Cu(OH)2; với ammonia dư tạo dung dịch màu xanh lam đậm.

Phức chất

Phức chất gồm nguyên tử trung tâm (thường là ion kim loại chuyển tiếp) liên kết với các phối tử (phân tử hoặc anion có cặp electron chưa liên kết như H2O, NH3, Cl−, CN−) bằng liên kết cho – nhận. Số liên kết giữa nguyên tử trung tâm và phối tử gọi là số phối trí.

  • Phức có số phối trí 4: dạng tứ diện ([ZnCl4]2−) hoặc vuông phẳng ([PtCl4]2−).
  • Phức có số phối trí 6: dạng bát diện ([Cu(H2O)6]2+, [Fe(CN)6]3−).

Trong dung dịch, ion kim loại chuyển tiếp tồn tại dạng phức aqua. Thêm phối tử khác vào sẽ xảy ra phản ứng thay thế phối tử, thường kèm sự đổi màu:

[Cu(H2O)6]2+ + 4NH3 → [Cu(NH3)4(H2O)2]2+ + 4H2O (xanh lam đậm)

[Cu(H2O)6]2+ + 4Cl− ⇌ [CuCl4]2− + 6H2O (vàng)

Ứng dụng của phức chất

Phức chất có vai trò quan trọng trong tự nhiên và đời sống: hemoglobin (phức của Fe²⁺) vận chuyển oxygen trong máu; chlorophyll (phức của Mg²⁺) giúp cây quang hợp; thuốc thử Tollens chứa phức [Ag(NH3)2]+; cisplatin là thuốc điều trị ung thư; phức chất được dùng để nhận biết ion, mạ điện, xử lí nước.

🧪 Thí nghiệm ảo – mô phỏng

🧪 Hãy thử
  • Nhỏ từ từ dung dịch NH₃ vào CuSO₄: đầu tiên có kết tủa xanh lam Cu(OH)₂, nhỏ dư thì kết tủa tan tạo dung dịch xanh lam đậm.
  • Chọn chế độ thêm HCl đặc: màu xanh chuyển dần sang vàng lục do tạo phức [CuCl₄]²⁻.
  • Chọn Fe³⁺ + SCN⁻: dung dịch màu đỏ máu dùng nhận biết ion Fe³⁺.

📐 Công thức cần nhớ

Điện tích của phức
\[q = q_{M} + \sum q_{\text{phối tử}}\]
Ví dụ [Fe(CN)₆]: (+3) + 6·(−1) = −3

✍️ Ví dụ có lời giải

Ví dụ 1. Xác định nguyên tử trung tâm, phối tử, số phối trí và điện tích nguyên tử trung tâm trong phức [Fe(CN)6]3−.

Xem lời giải
  1. Nguyên tử trung tâm là Fe; phối tử là CN⁻; số phối trí 6 (bát diện).
  2. Gọi điện tích của Fe là x: x + 6·(−1) = −3, suy ra x = +3.

✅ Đáp số: Fe³⁺, 6 phối tử CN⁻, số phối trí 6

⚠️ Lỗi thường gặp

  • Nhầm số phối trí với số loại phối tử.
  • Cho rằng kết tủa Cu(OH)₂ không tan trong dung dịch NH₃: Cu(OH)₂ tan trong NH₃ dư do tạo phức.

🎮 Luyện tập bài này

Kim Loại & Phức ChấtTính chất kim loại, tách kim loại, ăn mòn, nhóm IA – IIA, nước cứng, phức chất.L12