Tính chất và Ứng dụng của phức chất? Phản ứng tạo phức chất và phản ứng thế phối tử phức chất? Hóa 12 bài 29 KNTT

Vậy Tính chất và Ứng dụng của phức chất là gì? Phản ứng tạo phức chất và phản ứng thế phối tử phức chất như nào? được hayhochoi trình bày ngắn gọn, dễ hiểu trong bài viết này.

I. MỘT SỐ DẤU HIỆU CỦA PHẢN ỨNG TẠO PHỨC CHẤT VÀ PHẢN ỨNG THẾ PHỐI TỬ CỦA PHỨC CHẤT TRONG DUNG DỊCH

1. Một số dấu hiệu của phản ứng tạo phức chất trong dung dịch

- Phản ứng tạo phức chất trong dung dịch có thể được nhận biết dựa vào một số dấu hiệu như: xuất hiện kết tủa; hòa tan kết tủa; thay đổi màu sắc.

Ví dụ:

+ Nhỏ vài giọt dung dịch NaOH vào ống nghiệm chứa dung dịch AlCl₃, thấy xuất hiện kết tủa, chứng tỏ phức chất [Al(OH)₃(H₂O)₃] đã được tạo thành.

+ Nhỏ vài giọt dung dịch NaCl vào ống nghiệm chứa dung dịch AgNO₃, thu được kết tủa trắng AgCl. Tiếp tục nhỏ vào ống nghiệm dung dịch NH₃ đến dư thấy kết tủa tan, chứng tỏ phức chất [Ag(NH₃)₂]⁺ đã được tạo thành.

+ Nhỏ vài giọt dung dịch HCl đặc vào ống nghiệm chứa dung dịch CuSO₄ loãng thấy dung dịch từ màu xanh chuyển sang màu vàng, chứng tỏ phức chất [CuCl₄]^2- đã được tạo thành.

+ Nhỏ vài giọt dung dịch NH₃ vào dung dịch CuSO₄ loãng thấy xuất hiện kết tủa màu xanh nhạt, chứng tỏ phức chất [Cu(OH)₂(H₂O)₄] đã được tạo thành. Tiếp tục nhỏ vào ống nghiệm dung dịch NH₃ đến dư thấy kết tủa tan, đồng thời dung dịch chuyển sang màu xanh lam, chứng tỏ phức chất [Cu(NH₃)₄(H₂O)₂]²⁺ đã được tạo thành.

* Mở rộng:

- Các phức chất mang điện như [Co(NH₃)₆]³⁺, [Zn(OH)₄]^2- thường tan tốt trong nước, còn các phức chất không mang điện (phức chất trung hòa) như [Fe(CO)₅], [PtCl₂(NH₃)₂] thường ít tan trong nước.

- Màu sắc đặc trưng của một số dung dịch phức chất kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất được cho bằng bảng sau:

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

a) Sự tạo thành phức chất của Cu²⁺ trong dung dịch

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 1 mL 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.

Hiện tượng và viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra:

Ống nghiệm 1:

- Ban đầu xuất hiện kết tủa xanh:

CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄.

- Sau đó kết tủa xanh tan dần tạo thành phức chất có màu xanh lam:

Cu(OH)₂ + 4NH₃ → [Cu(NH₃)₄](OH)₂.

Ống nghiệm 2:

- Dung dịch chuyển từ màu xanh sang xanh lá, cuối cùng là màu vàng:

CuSO₄ + 4HCl → H₂[CuCl₄] + H₂SO₄

(các em có thể tham khảo các video trên youtube)

b) Phản ứng thế phối tử của phức chất trong dung dịch

- 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:       [PtCl₄]^2-(aq) + NH₃(aq) →  [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)]^-.

[Fe(H₂O)₆]²⁺(aq) + 6CN^-(aq) → [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-.

II. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA PHỨC CHẤT

- Trong y học, nhiều phức chất có khả năng chữa trị hoặc kiểm soát bệnh. 

Ví dụ: Phức chất được dùng làm thuốc chữa bệnh ung thư với tên gọi thương phẩm là cisplatin có cấu tạo như sau:

- Trong công nghiệp hóa chất, nhiều hợp chất hóa học được điều chế khi có mặt chất xúc tác là phức chất.

Ví dụ: Phản ứng ghép mạch carbon sử dụng xúc tác là phức chất [Pd(P(C₆H₅)₃)₄].

- Trong hóa học, phức chất được dùng để nhận biết và xác định hàm lượng các ion kim loại chuyển tiếp trong dung dịch.

Ví dụ: Phức chất [Ag(NH₃)₂]⁺ để phân biệt aldehyde và keton.

- Ba phức chất sinh học (còn gọi là các phân tử sinh học chứa kim loại) phổ biến và thiết yếu đối với cuộc sống là:

+ Phức chất của Mg²⁺ cấu tạo nên chlorophyll hay chất diệp lục, có vai trò quan trọng trong quá trình quang hợp của cây xanh, thực vật có màu xanh là do có chứa chlorophyll.

+ Phức chất của Fe²⁺ cấu tạo nên nhân heme, thành phần của hemoglobin hay còn gọi là huyết sắc tố, viết tắt là Hb hay Hgb, là thành phần cấu tạo nên hồng cầu của máu. Trong hệ thống tim mạch, heme có vai trò chính trong việc vận chuyển và tích lũy oxygen trong cơ thể. Hồng cầu có màu đỏ là do có chứa nhân heme.

+ Phức chất có chứa Co³⁺ cấu tạo nên vitamin B₁₂, có vai trò thiết yếu trong việc hình thành tế bào hồng cầu, chuyển hóa tế bào, chức năng thần kinh và sản xuất DNA.