1,01^365 = 37,8 (Mỗi nỗ lực, dù là nhỏ nhất, đều có Ý nghĩa)

ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP DÃY THỨ NHẤT

1. Đơn chất kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất
2. Đặc điểm cấu tạo nguyên tử

– Kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất gồm các nguyên tố từ Sc (Z = 21) đến Cu (Z = 29):

 Cấu hình electron của các nguyên tố kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất có dạng: [Ar]3d^a4s^b

(a = 1 → 10, b = 1 → 2)

– Nguyên tử của các kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất có nhiều electron hóa trị thuộc phân lớp 3d và 4s.

2. Tính chất vật lí và ứng dụng của kim loại chuyển tiếp

– Các kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất có nhiệt độ nóng chảy, khối lượng riêng, độ cứng cao hơn

kim loại nhóm IA, IIA cùng chu kì.

1. Hợp chất của kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất
2. Số oxi hóa của nguyên tử kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất trong hợp chất

– Do có nhiều electron hóa trị nên các nguyên tố kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất có khả năng tạo ra các hợp chất với nhiều trạng thái oxi hóa khác nhau.

– Số oxi hóa phổ biến của một số nguyên tố: Cr (+3, +6), Mn (+2, +4, +7), Fe (+2, +3), Cu (+2).

– Cấu hình electron của một số cation kim loại: Nhường e hết phân lớp 4s sau đó mới đến 3d.

Fe²⁺: [Ar]3d⁶        Fe³⁺: [Ar]3d⁵         Cr³⁺: [Ar]3d³        Cu²⁺: [Ar]3d⁹

2. Màu sắc của các ion kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất

– Trong dung dịch, ion của kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất thường có màu:

3. Thí nghiệm

TN1: Chuẩn độ iron(II) sulfate bằng thuốc tím

– Trong phòng thí nghiệm, nồng độ của FeSO₄ có thể được xác định bằng phương pháp chuẩn độ với dung dịch KMnO₄ trong môi trường H₂SO₄ theo phương trình:

10FeSO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ → 5Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO + 2MnSO₄ + 8H₂O

Ban đầu dung dịch trong bình tam giác xuất hiện màu hồng rồi mất màu, tiếp tục chuẩn độ đến khi màu hồng tồn tại bền trong khoảng 20 giây thì dừng chuẩn độ.

– Ghi lại thể tích dung dịch KMnO₄ đã dùng.

TN2: Nhận biết sự có mặt của cation Cu²⁺ hoặc Fe³⁺ trong dung dịch

♦ Chuẩn bị:

– Hóa chất: Các dung dịch FeCl₃ 1 M; CuSO₄ 1 M; NaOH 1 M.

– Dụng cụ: Ống nghiệm, kẹp ống nghiệm.

♦ Tiến hành:

– Cho khoảng 2 mL dung dịch FeCl₃ 1 M vào ống nghiệm (1) và khoảng 2 mL dung dịch CuSO₄ 1 M vào ống nghiệm (2).

– Thêm tiếp vào mỗi ống nghiệm khoảng 2 – 3 giọt dung dịch NaOH 1 M, lắc nhẹ.

♦ Hiện tượng: Ống nghiệm (1) xuất hiện kết tủa nâu đỏ.

                         Ống nghiệm (2) xuất hiện kết tủa xanh lam.

SƠ LƯỢC VỀ PHỨC CHẤT

1. Một số khái niệm cơ bản về phức chất

– Phức chất là hợp chất có chứa nguyên tử trung tâm và các phối tử.

Trong đó: + Nguyên tử trung tâm (thường kí hiệu M) là cation kim loại hoặc nguyên tử kim loại.

                 + Phối tử (thường kí hiệu L) là anion hoặc phân tử.

                 + Phức chất [ML_n] có thể mang điện tích hoặc không mang điện tích.

– Nếu phức chất [ML_n] mang điện thì có thể có thêm cầu ngoại để trung hòa điện tích.

VD: [Cu(NH₃)₄]²⁺ hay [Cu(NH₃)₄](OH)₂ đều là phức chất.

1. Liên kết trong phức chất và một số dạng hình học của phức chất
2. Liên kết giữa nguyên tử trung tâm và phối tử

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

VD: Trong phức chất [Co(NH₃)₆]³⁺ liên kết hóa học được hình thành do phối tử NH₃ cho cặp electron chưa liên kết vào AO trống của nguyên tử trung tâm Co³⁺.

2. Dạng hình học của phức chất

– Trong phức chất, các phối tử sắp xếp một cách xác định xung quanh nguyên tử trung tâm tạo ra các dạng hình học khác nhau, phổ biến là dạng tứ diện, vuông phẳng và bát diện.

– Dạng hình học của phức chất được xác nhận bằng thực nghiệm.

III. Sự hình thành phức chất trong dung dịch

1. Sự hình thành phức chất aqua của một số ion kim loại chuyển tiếp

– Trong dung dịch, các ion kim loại chuyển tiếp Mⁿ⁺ thường nhận cặp electron chưa liên kết của phối tử H₂O tạo thành liên kết cho – nhận, hình thành phức chất aqua.

– Hầu hết phức chất aqua của ion kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất đều có màu, chúng thường có dạng hình học bát diện [M(H₂O)₆]ⁿ⁺: [Cu(H₂O)₆]²⁺, [Fe(H₂O)₆]²⁺, [Co(H₂O)₆]³⁺, …

– Theo IUPAC, khi viết công của phức chất nên hướng nguyên tử cho cặp e hóa trị riêng trong phối tử về phía nguyên tử trung tâm nên phức chất [M(H₂O)₆]ⁿ⁺ có thể viết là [M(OH₂)₆]ⁿ⁺.

2. Dấu hiệu phản ứng tạo thành phức chất trong dung dịch

♦ Thí nghiệm sự tạo thành phức chất [Cu(NH₃)₄]²⁺

– Cho từ từ từng giọt NH₃ vào ống nghiệm chứa 5 mL dung dịch CuSO₄ 2% đến khi tạo thành dung dịch trong suốt.

– Hiện tượng: Xuất hiện kết tủa xanh lam sau đó kết tủa tan.

                     CuSO₄ + 2NH₃ + 2H₂O → Cu(OH)₂↓ xanh lam + (NH₄)₂SO₄

                     Cu(OH)₂ + 4NH₃ → [Cu(NH₃)₄](OH)₂ tan

♦ Thí nghiệm sự tạo thành phức chất [CuCl₄]^2-

– Thêm 2 mL dung dịch HCl đặc vào ống nghiệm chứa khoảng 1 mL dung dịch CuSO₄.

– Hiện tượng: Dung dịch từ màu xanh chuyển sang màu vàng.

                       [Cu(H₂O)₆]²⁺ + 4Cl^– → [CuCl₄]^2- + 6H₂O

– 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.

3. Phản ứng thế phối tử của phức chất trong dung dịch

– Quá trình xảy ra sự thế phối tử này bằng 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.

            [Cr(H₂O)₆]³⁺(aq) + 6OH^–(aq) → [Cr(OH)₆]^3-(aq) + 6H₂O(l)             (thế H₂O bằng OH^–)

            [Cu(H₂O)₆]²⁺(aq) + 4Cl^–(aq) → [CuCl₄]^2-(aq) + 6H₂O(l)                   (thế H₂O bằng Cl^–)

            [Fe(H₂O)₆]²⁺(aq) + 6CN^–(aq) → [Fe(CN)₆]^4- + 6H₂O(l)                    (thế H₂O bằng CN^–)

            [PtCl₄]^2-(aq) + NH₃(aq) → [PtCl₃(NH₃)]^–(aq) + Cl^–(aq)                     (thế 1Cl^– bằng 1NH₃)

1. Ứng dụng của phức chất