Mở đầu
Màu xanh của dung dịch CuSO₄ liên quan đến Cu(II) trong môi trường nước. Khi môi trường phối tử thay đổi, màu có thể đổi dù số oxi hóa của Cu vẫn giữ nguyên.
Sự tạo thành phức aqua
Phân tử H₂O cho cặp electron chưa liên kết trên nguyên tử O vào orbital trống của ion kim loại.
Ví dụ:
$$\mathrm{Cu^{2+}+6H_2O\rightarrow[Cu(H_2O)_6]^{2+}}.$$
CuSO₄ khan màu trắng; khi tan trong nước tạo dung dịch xanh do hình thành phức aqua $[\mathrm{Cu(H_2O)_6}]^{2+}$. Hầu hết phức aqua được học ở đây có dạng bát diện.
Kiểm tra nhanh
Trong phức aqua, H₂O giữ vai trò gì?
Ion kim loại là trung tâm.
H₂O cho cặp electron để liên kết với trung tâm.
H₂O nằm trong cầu nội.
H₂O trực tiếp tạo liên kết, không chỉ làm xúc tác.
Lời giải
**Cách làm**
H₂O là phối tử trung hòa, cho cặp electron chưa liên kết trên O.
Phản ứng thế phối tử
Phản ứng thế phối tử xảy ra khi phối tử trong phức bị thay bằng phối tử khác. Phản ứng thuận lợi khi phức mới bền hơn.
Ví dụ:
$$
\begin{aligned}
&\mathrm{[Cu(H_2O)_6]^{2+}+4Cl^-}\\
&\qquad\mathrm{\rightarrow[CuCl_4]^{2-}+6H_2O}.
\end{aligned}
$$
Dung dịch chuyển từ xanh sang vàng. Cu vẫn có số oxi hóa +2; sự đổi màu do phối tử quanh Cu²⁺ thay đổi.
Cu²⁺ tác dụng với NH₃
Khi thêm ít NH₃ vào dung dịch CuSO₄, xuất hiện kết tủa xanh. Thêm NH₃ đến dư, kết tủa tan và tạo dung dịch xanh lam:
$$
\begin{aligned}
&\mathrm{[Cu(OH)_2(H_2O)_4]+4NH_3}\\
&\qquad\mathrm{\rightarrow[Cu(NH_3)_4(H_2O)_2]^{2+}}\\
&\qquad\mathrm{\quad+2H_2O+2OH^-}.
\end{aligned}
$$
Hiện tượng kết tủa tan và đổi màu là dấu hiệu phức mới đã tạo thành.
Ví dụ mẫu
Trong [CuCl₄]²⁻, gọi số oxi hóa Cu là x: x − 4 = −2 nên x = +2. Trong [Cu(H₂O)₆]²⁺, Cu cũng +2.
> **Dễ nhầm:** Do đó việc dung dịch đổi màu khi thay phối tử không tự chứng minh có phản ứng oxi hóa–khử.
Luyện tập
Khi thêm NH₃ dư vào kết tủa chứa Cu(II), hiện tượng nào xảy ra?
Phức ammine Cu(II) tan có màu xanh lam.
Hệ không tạo Cl₂.
Phức Cu(II) có màu.
Không có quá trình khử Cu²⁺ thành Cu.
Lời giải
**Cách làm**
NH₃ dư tạo phức $[\mathrm{Cu(NH_3)_4(H_2O)_2}]^{2+}$ tan, màu xanh lam.
Ghi nhớ
- Phức aqua hình thành khi H₂O cho cặp electron vào ion kim loại.
- Trong phản ứng thế phối tử, phối tử cũ bị thay bởi phối tử mới; sự tạo phức thường được nhận ra qua kết tủa, sự hòa tan hoặc đổi màu.
Đang học