Sự tạo thành phức chất của ion kim loại chuyển tiếp và phản ứng thế phối tử của phức chất trong dung dịch - Hoá 12

Phức chất là hợp chất có chứa nguyên tử trung tâm (thường được kí hiệu là M) và các phối tử (thường được kí hiệu là L).

Thí nghiệm : Sự tạo thành phức chất của Cu²⁺ 

Chuẩn bị : Hoá chất : dung dịch CuSO₄ 5%, dung dịch NaOH 10%, dung dịch NH₃ 10%, dung dịch HCl đặc.

Dụng cụ : ống nghiệm

Tiến hành : 

- Cho khoảng 1mL dung dịch CuSO₄ 5% vào ống nghiệm (1). Cho tiếp 3 giọt dung dịch NaOH 10% vào ống nghiệm, lắc đều. Nhỏ từ từ dung dịch NH₃ 10% vào ống nghiệm, vừa nhỏ vừa lắc đều đến khi kết tủa tan hoàn toàn.

- Cho khoảng 1 mL dung dịch CuSO₄ 5% vào ống nghiệm (2). Nhỏ từ từ dung dịch HCl đặc vào ống nghiệm, vừa nhỏ vừa lắc đều đến khi dung dịch chuyển màu hoàn toàn.

Quan sát hiện tượng và viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra.

Lời giải

-Ở ống nghiệm 1: xuất hiện kết tủa màu xanh:

[Cu(H₂O)₆]²⁺(aq) + 2OH^-(aq) \( \to \)[Cu(OH)₂(H₂O)₄](s) + 2H₂O (l)

=> Kết tủa màu xanh bị tan đồng thời dung dịch chuyển màu xanh lam:

[Cu(OH)₂(H₂O)₄](s) + 4NH₃(aq) \( \to \)  [Cu(NH₃)₄(H₂O)₂]²⁺] (aq) + 2H₂O(l) + 2OH^-(aq)

- Ở ống nghiệm 2: Dung dịch từ xanh nhạt chuyển sang màu vàng:

[Cu(H₂O)₆]²⁺(aq) + 4Cl^- (aq) \( \to \)  [CuCl₄]^2- (aq) + 6H₂O(l)

Các phối tử trong phức chất có thể bị thế bởi các phối tử khác. Quá trình xảy ra sự thế phối tử này bởi phối tử khác được gọi là phản ứng thế phối tử của phức chất.

Quá trình này xảy ra thuận lợi khi phức chất mới được hình thành bền hơn phức chất ban đầu. 

Ví dụ 1:           [PtCl₄]^2-(aq) + NH₃ (aq)    \( \to \) [PtCl₃(NH₃)]^- (aq) + Cl^- (aq)

=> Ở phản ứng này, một phối tử Cl^- trong phức chất [PtCl₄]^2- bị thế bởi một phối tử NH₃, tạo ra phức chất [PtCl₃(NH₃)]^-.

Ví dụ 2:           [Fe(H₂O)₆]²⁺(aq) + 6CN^-(aq) \( \to \) [Fe(CN)₆]^4-(aq) + 6 H₂O(l)

=> Ở phản ứng này, các phối tử H₂O trong phức chất [Fe(H₂O)₆]²⁺ bị thay thế bởi phối tử CN^-, tạo ra phức chất [Fe(CN)₆]^4-.

Ví dụ 3:           [Cu(H₂O)]²⁺ (aq) + 4Cl^- (aq) \( \to \) [CuCl₄]^2- (aq) + 6H₂O (l)

=> Ở phản ứng này, các phối tử H₂O trong phức chất [Cu(H₂O)]²⁺  đã được thay thế bởi phối tử Cl^-, tạo ra phức chất [CuCl₄]^2-.