Phức chất: cấu tạo, ion trung tâm, phối tử, số phối trí, phức [Cu(NH3)4]2+ và bài tập có đáp án Hóa 12

Phức chất gồm nguyên tử hoặc ion trung tâm liên kết với các phối tử bằng liên kết cho - nhận. Bài viết nêu khái niệm, số phối trí, điện tích ion phức, dạng hình học, các phức quen thuộc [Cu(NH3)4]2+, [Ag(NH3)2]+, [Fe(CN)6]3-, phản ứng tạo phức, ứng dụng và bài tập có đáp án Hóa 12.

Phức chất là gì?

Phức chất là hợp chất trong đó nguyên tử hoặc ion trung tâm (thường là kim loại chuyển tiếp) liên kết với các phối tử (phân tử hoặc ion có cặp electron chưa liên kết) bằng liên kết cho - nhận. Số liên kết đó gọi là số phối trí. Phức chất có mặt trong chất màu, xúc tác, thuốc và cả cơ thể sống.

Cấu tạo của phức chất

Phức	Ion trung tâm	Phối tử	Số phối trí	Dạng hình học
$\ce{[Cu(NH3)4]^{2+}}$	$\ce{Cu^{2+}}$	$\ce{NH3}$	$4$	Vuông phẳng
$\ce{[Ag(NH3)2]+}$	$\ce{Ag+}$	$\ce{NH3}$	$2$	Đường thẳng
$\ce{[Fe(CN)6]^{3-}}$	$\ce{Fe^{3+}}$	$\ce{CN-}$	$6$	Bát diện
$\ce{[Cu(H2O)6]^{2+}}$	$\ce{Cu^{2+}}$	$\ce{H2O}$	$6$	Bát diện

Phối tử cho cặp electron vào obitan trống của ion trung tâm.
Điện tích ion phức = tổng điện tích ion trung tâm và các phối tử.
Phối tử thường gặp: $\ce{H2O}$, $\ce{NH3}$, $\ce{Cl-}$, $\ce{CN-}$, $\ce{OH-}$, $\ce{SCN-}$.

Ví dụ 1

Xác định số oxi hóa của Fe trong $\ce{[Fe(CN)6]^{3-}}$ và điện tích của phức $\ce{[Cu(NH3)4]^{2+}}$.

$\ce{[Fe(CN)6]^{3-}}$: $x + 6(-1) = -3$ nên $x = +3$. $\ce{[Cu(NH3)4]^{2+}}$: $\ce{NH3}$ trung hòa nên điện tích phức bằng điện tích $\ce{Cu^{2+}}$ là $+2$.

Ví dụ 2

Số phối trí của Ag trong $\ce{[Ag(NH3)2]+}$ là bao nhiêu?

Số phối trí là $2$ (có $2$ phối tử $\ce{NH3}$).

Phản ứng tạo phức

Phản ứng	Hiện tượng
$\ce{Cu(OH)2 + 4NH3 -> [Cu(NH3)4](OH)2}$	Kết tủa xanh tan thành dung dịch xanh thẫm
$\ce{AgCl + 2NH3 -> [Ag(NH3)2]Cl}$	Kết tủa trắng $\ce{AgCl}$ tan trong dung dịch $\ce{NH3}$
$\ce{Fe^{3+} + 3SCN- -> Fe(SCN)3}$	Dung dịch đỏ máu (nhận biết $\ce{Fe^{3+}}$)
$\ce{Cu^{2+} + 4NH3 -> [Cu(NH3)4]^{2+}}$	Dung dịch xanh thẫm

Ví dụ 3

Nhỏ dung dịch $\ce{NH3}$ từ từ đến dư vào dung dịch $\ce{CuSO4}$. Nêu hiện tượng.

Ban đầu có kết tủa xanh $\ce{Cu(OH)2}$, sau đó kết tủa tan tạo dung dịch xanh thẫm của phức $\ce{[Cu(NH3)4]^{2+}}$.

Xem bài: Đặc điểm của kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất

Ứng dụng

Thuốc thử $\ce{[Ag(NH3)2]OH}$ (Tollens) cho phản ứng tráng bạc; phức của platinum (cisplatin) dùng điều trị ung thư; heme (phức Fe) vận chuyển oxygen trong máu; chlorophyll (phức Mg) trong quang hợp; xanh Prussian làm chất màu; tách và phân tích kim loại.

Những lỗi thường gặp

Bài tập thực hành

Xác định ion trung tâm, phối tử, số phối trí của $\ce{[Cu(H2O)6]^{2+}}$.
Tính điện tích phức $\ce{[Fe(CN)6]^{4-}}$ nếu Fe có số oxi hóa $+2$.
Viết phương trình $\ce{AgCl}$ tan trong dung dịch $\ce{NH3}$.
Nhận biết $\ce{Fe^{3+}}$ bằng thuốc thử nào? Hiện tượng gì?
Nêu hai ứng dụng của phức chất.

Đáp án

Ion trung tâm $\ce{Cu^{2+}}$; phối tử $\ce{H2O}$; số phối trí $6$.
$+2 + 6(-1) = -4$.
$\ce{AgCl + 2NH3 -> [Ag(NH3)2]Cl}$.
Dung dịch $\ce{KSCN}$: tạo dung dịch đỏ máu.
Thuốc trị ung thư (cisplatin); chất màu, xúc tác; heme vận chuyển $\ce{O2}$.

Tổng kết

Bài học liên quan

Bài trước: Đặc điểm của kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất

Bài tiếp theo: Sắt và hợp chất của sắt

Xem tất cả bài học chủ điểm Kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất và phức chất

Câu hỏi thường gặp

Phức chất là gì?

Hợp chất gồm ion trung tâm liên kết với các phối tử bằng liên kết cho - nhận.

Số phối trí là gì?

Là số liên kết cho - nhận giữa ion trung tâm và phối tử.

Phối tử là gì?

Là phân tử hoặc ion có cặp electron chưa liên kết, như $\ce{NH3}$, $\ce{H2O}$, $\ce{CN-}$.

Phức chất có ứng dụng gì?

Y học, xúc tác, chất màu, phân tích hóa học và sinh học.