Bài giảng Hóa vô cơ - Chương 6: Nguyên tố chuyển tiếp

Bài giảng Hóa vô cơ - Chương 6: Nguyên tố chuyển tiếp cung cấp cho học viên những kiến thức về các nhận xét chung về nguyên tố chuyển tiếp, phức chất, các phân nhóm phụ, thuyết trường tinh thể, phức bát diện spin thấp,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hóa vô cơ - Chương 6: Nguyên tố chuyển tiếp CHƯƠNG VI NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾPI. CÁC NHẬN XÉT CHUNG VỀ NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾPII. PHỨC CHẤTIII. CÁC PHÂN NHÓM PHỤI. CÁC NHẬN XÉT CHUNG VỀNGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP1. Đặc điểm cấu tạo2. Đặc tính chung3. Quy luật biến đổi tính chất1. Đặc điểm cấu tạo Đólà các nguyên tố d: (n - 1)dxns1,2. Trong mỗi chu kỳ (≥4) có 10 ngtố d, họp thành họ ngtố d. Trong mỗi phân nhóm phụ (B), có 3 ngtố. Cấu hình e hóa trị các ngtố d: Nhóm Cấu hình Nhóm Cấu hình IIIB (n – 1)d1ns2 VIIB (n – 1)d5ns2 IVB (n – 1)d2ns2 VIIIB (n – 1)d6,7,8ns2 VB (n – 1)d3ns2 IB (n – 1)d10ns1 VIB (n – 1)d5ns1 IIB (n – 1)d10ns2  Số e HT = số e (ns) + số e ((n – 1)d) = STT của nhóm.  Ngoại lệ trong cấu trúc e ở các PN VIB, IB và VIIIB.  Các công thức e trên hoàn toàn đúng chỉ với CK IV.VÒ TRÍ CAÙC NGUYEÂN TOÁ CHUYEÅN TIEÁP2. Đặc tính chung • Lớp n có 1 – 2 e dễ nhường các e ns tạo cation ngtố d đều là KL. • Lớp (n – 1) thường chưa bão hoà, E(n – 1)d ≈ Ens (n – 1)d có khả năng trở thành hóa trị và lần lượt cho đi từng e một cho đến hết các ngtố d có nhiều số OXH (+) và cách nhau 1 đơn vị:  Số OXH (+) min = +2 (riêng phân nhóm IB là +1).  Số OXH (+) max = STT nhóm. • Ngoại lệ:  phân nhóm IB: số OXH (+) max > STT nhóm  phân nhóm IIB và IIIB chỉ có 1 số OXH (+) = STT nhóm  phân nhóm VIIIB hiện nay mới chỉ biết vài ngtố có số OXH (+) max = STT nhóm. 2. Đặc tính chung• Các ngtố d ở số OXH (+) thấp thể hiện tính KL (≈ KL s, p có cùng số OXH), ở số OXH cao (≥ +4) thể hiện tính phi kim (≈ phi kim cùng nhóm). Đó là do sự tương tự về tổng số e hóa trị và đặc điểm LK trong hợp chất.2. Đặc tính chungỞ trạng thái OXH thấp: Ở trạng thái OXH cao: LK có bản chất ion LK có bản chất cht. • TiCl3 là muối rắn, • TiCl4 là chất lỏng, sôi phân hủy ở 7000C ở 1360C; • VF3 là chất rắn, nóng • VF5 là chất lỏng, sôi ở chảy ở 8000C 1110 C, • TaCl3 là chất rắn, tnc • TaCl5 là chất rắn, tnc = rất cao 2110 C, ts = 2420 CCác hợp chất có tính Các hợp chất có tínhbaz. Ví dụ MnO, Mn(OH)2 axit. Ví dụ: Mn2O7, HMnO4: MnO2, Mn(OH)4: lưỡng tính.Các ng tố d dễ tạo phức với các phối tử vô cơ và hữucơ vì chúng sử dụng các orbital (n - 1)d có E thấp.3. Quy luật biến đổi tính chất • Các ngtố dãy 3d khác nhiều so với các dãy còn lại (vì các AO 3d có tính đối xứng khác hẳn với các AO s, p trước đó). Do sự “co d” nên sự giống nhau theo hàng ngang khá lớn. • Do có nhiều hoặc , các ngtố d sớm thường có số OXH (+) max = STT nhóm. Ở trạng thái OXH thấp, các ngtố d sớm: có tính khử mạnh. Trong một chu kỳ, độ bền của số OXH thấp tăng dần. 3. Quy luật biến đổi tính chất• Các ngtố d muộn: chỉ có các số OXH < STT nhóm. Trong một chu kỳ, khả năng đạt đến số OXH (+) cao giảm dần Ở trạng thái OXH cao, các ngtố d muộn: chất OXH mạnh.• Trong một PNP, số OXH (+) cao bền dần còn số OXH (+) thấp kém bền dần khi đi từ trên xuống dưới.• Trong cùng một dãy chuyển tiếp các ngtố tạo thành các hợp chất cùng kiểu có hình dạng tương tự nhau do có SPT giống nhau. Tuy nhiên trong một chu kỳ: SPT bền giảm dần. Trong một PNP: SPT bền tăng dần.II. PHỨC CHẤT1. Khái niệm chung2. Các thuyết cơ học lượng tử về phức chất1. Khái niệm chung a. Định nghĩa về phức chất: Phức chất là các phần tử (ion hay phân tử) được tạo thành từ các ion đơn giản và chúng có khả năng tồn tại độc lập trong dung dịch b. Cấu tạo của phức chất: [MLn]X c. Sự phân ly của phức chất2. Các thuyết cơ học lượng tử về phức chấta. Thuyết liên kết hóa trị củ a Pauling (VB)b. Thuyết trường tinh thểc. Thuyết orbital phân tử (MO) hay thuyết trường phối tửb. Thuyết trường tinh thể• Cơ sở của sự tạo phức• Xét các phức chất của nguyên tố dCơ sở của sự tạo phức: • Phức chất tồn tại được là nhờ lực hút tĩnh điện giữa ion trung tâm M và các phối tử L • Trong phức chất: M có cấu trúc e, và bị ảnh hưởng bởi điện trường của các L Các L: các điện tích điểm “không có cấu trúc”, phân bố đối xứng quanh ion trung tâm, là nguồn cung cấp trường tĩnh điện. Dưới tác dụng đẩy tĩnh điện của các L, các phân lớp d, f của M bị tách ra thành các phân lớp nhỏ hơn. • Phức chất được mô tả bằng các định luật của cơ học lượng tử.Xét các phức chất của nguyên tố d • Các AO (n - 1)d: dxy, dyz, dzx (d ), dx2 –y2 , dz (d ) tham 2 gia tạo lk với các L. • Ở trạng thái cơ bản các AO nd có năng lượng như nhau: End • Khi có các L bao quanh thì tùy cách phối trí của các phối tử mà các AO d bị ảnh hưởng khác nhau và trở thành có năng lượng khác nhau:  Sự phối trí đối xứng cầu: các AO nd không suy biến nhưng End > End  Sự phối trí bát diện: Ed < End (-0,4 bd ) Ed > End (+0,6 bd )  Sự phối trí tứ diện: Ed > End (+0,4 td ) Ed < End (-0,6 td )Thông số tách trường tinh thểThông số tách trường tinh thể phụ thuộc vào: 4• Cấu hình phức chất: tứ diện = 9 bát diện• Bản chất nguyên tử trung tâm M và phối tử L: tăng dần theo dãy quang phổ hóa học:  Phối tử trường yếu: I- < Br- < S2- < SCN- < Cl- < F- < OH- < ONO- < C2O42- < H2O  Phối tử trường trung bình: NCS- < CH3CN < NH3 < en (ethylenediamine) < bipy(2,2’-bipyridine) < phen (1,10- phenanthroline)  Phối tử trường mạnh: < phofpho < CN- < CO.Sự phân bố electron trên các AO d• Sự phân bố e trên các AO d c ...