Giải SGK Hóa 12 Chân trời sáng tạo Bài 20: Sơ lược về phức chất và sự hình thành phức chất của ion kim loại chuyển tiếp trong dung dịch

Mở đầu: Trong dung dịch, hầu hết các ion kim loại chuyển tiếp đều có màu. Các ion kim loại chuyển tiếp tồn tại trong nước dưới dạng phức chất aqua. Phức chất gồm những thành phần gì? Trong phức chất tồn tại loại liên kết nào? Phức chất có những tính chất và ứng dụng gì?

Lời giải:

- Trong phức chất có nguyên tử trung tâm (còn gọi là nhân trung tâm) và phối tử.

- Liên kết giữa phối tử và nguyên tử trung tâm là liên kết cho – nhận, trong đó phối tử cho cặp electron chưa liên kết vào orbital trống của nguyên tử trung tâm.

- Trong dung dịch, cation kim loại chuyển tiếp tồn tại ở dạng phức chất aqua. Hầu hết phức chất aqua của ion kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất đều có màu. Do đó dựa vào các dấu hiệu như màu sắc bị thay đổi, sự xuất hiện kết tủa, kết tủa bị hoà tan,… người ta có thể dự đoán phức chất trong dung dịch được tạo thành.

- Phức chất có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau như y học, dược học, hoá học…

+ Phức chất có ý nghĩa to lớn trong ngành y học và dược học: là cơ sở cho việc sản xuất thuốc chữa bệnh.

+ Ứng dụng trong hoá học phân tích để định lượng các ion kim loại.

+ Trong công nghiệp có nhiều phản ứng cần chất xúc tác là phức chất.

+ …

1. Thành phần và dạng hình học của phức chất

Thảo luận 1: Hãy cho biết thành phần của phức chất được thể hiện trong Hình 20.1.

Lời giải:

- Thành phần của phức chất có nguyên tử trung tâm và phối tử.

Thảo luận 2: Quan sát Hình 20.2, cho biết dạng hình học của mỗi ion phức chất.

Lời giải:

a) Dạng tứ diện

b) Dạng vuông phẳng

c) Dạng bát diện

Luyện tập: Hãy cho biết nguyên tử trung tâm và phối tử trong các ion phức ở Hình 20.2.

Lời giải:

2. Sự hình thành phức chất trong dung dịch

Thảo luận 3: Quan sát Hình 20.3, hãy cho biết màu sắc của dung dịch CuSO4. Màu sắc đó là của phức chất aqua nào?

Lời giải:

- Dung dịch CuSO₄ có màu xanh lam. Đây là màu sắc của [Cu(H₂O)₆]²⁺.

Thảo luận 4: Viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra khi hoà tan kết tủa Cu(OH)2 bằng dung dịch ammonia.

Lời giải:

Phương trình hoá học: Cu(OH)2 + 4NH3 → [Cu(NH3)4]2+ + 2OH–

3. Thí nghiệm tạo thành một số phức chất trong dung dịch

Thảo luận 5: Nêu các hiện tượng quan sát được ở Thí nghiệm 1. Viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra trong thí nghiệm và giải thích.

Lời giải:

Hiện tượng xảy ra: xuất hiện kết tủa màu xanh lam vì NH3 có tính kiềm. Sau đó kết tủa tan tạo thành dung dịch màu xanh sẫm.

PTHH:

CuSO4 + NH3 + H2O → Cu(OH)2

Cu(OH)2 + 4NH3 → [Cu(NH3)4](OH)2

Thảo luận 6: Nêu các hiện tượng quan sát được ở Thí nghiệm 2. Viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra trong thí nghiệm.

Lời giải:

4. Một số ứng dụng của phức chất

Thảo luận 7: Em hãy vẽ sơ đồ tư duy mô tả một số ứng dụng của phức chất.

Lời giải:

Vận dụng: Bằng kiến thức đã học, em hãy thiết kế poster trình bày một số ứng dụng của phức chất trong y học, dược học và hoá học.

Lời giải:

Bài tập

Bài tập 1: Trong phức chất, giữa phối tử và nguyên tử trung tâm có loại liên kết nào sau đây?

A. Ion.        

B. Hydrogen.                   

C. Cho – nhận.                

D. Kim loại.

Đáp án: C

- Liên kết giữa phối tử và nguyên tử trung tâm là liên kết cho – nhận, trong đó phối tử cho cặp electron chưa liên kết vào orbital trống của nguyên tử trung tâm.

Bài tập 2: Viết công thức hoá học của phức chất aqua của ion Mn2+ và ion Co3+. Biết chúng đều có dạng hình học bát diện.

Lời giải:

- Công thức phức chất aqua của ion Mn²⁺ là [Mn(H₂O)₆]²⁺.

- Công thức phức chất aqua của ion Co³⁺ là [Co(H₂O)₆]³⁺.

Bài tập 3: Ion [Cu(NH3)4]2+ có dạng vuông phẳng, ion [Cu(H2O)6]2+ có dạng bát diện. Hãy vẽ dạng hình học của chúng.

Lời giải:

Ion [Cu(NH3)4]2+:

Ion [Cu(H2O)6]2+: