Sự hình thành màu sắc của phức chất - MÀU SẮC CÁC CHẤT TRONG HOÁ HỌC

Tham khảo tài liệu sự hình thành màu sắc của phức chất - màu sắc các chất trong hoá học, tài liệu phổ thông, hóa học phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sự hình thành màu sắc của phức chất - MÀU SẮC CÁC CHẤT TRONG HOÁ HỌCSự hình thành màu sắc của phức chấtMÀU SẮC CÁC CHẤT TRONG HOÁ HỌCKhi đề cập đến các chất màu vô cơ mà không kể đến phức chất là chưađầy đủ, bởi đây là loại hợp chất có màu sắc đặc trưng, được tạo thànhgiữa các nguyên tố d với các nguyên tử hay nhóm nguyên tử khác.Thêm vào đó phức chất màu còn là nguyên liệu quan trọng để chế cácloại sơn, sản xuất ,mực trong ngành in,…cho ra sản phẩm quen thuộcvới mỗi chúng ta.Trong phân tử của phức chất, nguyên tố d được gọi là nguyên tố tạophức hay ion trung tâm, còn nguyên tử hay nhóm nguyên tử liên kết vớinó thì gọi là phối tử .Thí dụ: Thuốc thử Svâyde dùng để hòa tan xenlulozơ là phức chất đượctạo thành khi cho muối đồng phản ứng với amoniac. Đó là chất màuxanh có công thức [Cu(NH3)4](OH)2. Ở đây, ion Cu2+ là ion trungtâm, còn NH3 là phối tử, chúng liên kết với nhau tạo thành ion phức[Cu(NH3)4]2+ màu xanh. Bốn liên kết giữa Cu2+ với 4 phân tử NH3 làcác liên kết phối trí, trong đó các cặp electron dùng chung đều do N bỏra.Các ion kim loại chuyển tiếp dễ tạo thành các phức chất, vì trong phânlớp electron d của chúng còn các obitan trống dễ dàng thực hiện liênkết cho nhận với các nguyên tử có dư electron như N trong phức chấtnêu trên, hay O, F, Cl,… tạo ra các ion phức.Người ta thấy rằng, khi trong ion tạo phức có electron độc thân thì phứcchất tạo thành có màu đặc trưng. Nếu không tính đến ảnh hưởng đặcbiệt cả phối tử, thì bản thân màu sắc của ion kim loại cũng có mối quanhệ nhất định với số electron d trong ion.Như chúng ta đã biết, ở phân lớp d có 5 obitan và nhiều nhất chỉ chứa10 electron, khi số electron trong phân lớp nhỏ hơn 5 thì hoàn toàn độcthân, còn lớn hơn 5 thì bắt đầu có sự ghép đôi cặp electron. Từ đó, nhìnvào bảng trên ta có thể suy ra số electron độc thân trong mỗi cation kimloại là bao nhiêu. Điều dễ nhận ra là : Chỉ có những ion có electron độcthân mới có màu sắc, không có electron độc thân hay các obitan d đã bịlấp đầy hoàn toàn bằng 10 electron (Ag+ , Cu+ ,…) thì không có màu.Sự có mặt của những phối tử khác nhau liên kết với ion trung tâm sẽảnh hưởng đến sự di chuyển electron trong ion trung tâm, nên có ảnhhưởng đến cường độ và sắc thái màu của phức chất, đôi khi có thểchuyển từ phức có màu sang không màu. Chẳng hạn, với ion tạo phứclà Cu2+, khi phối tử là H2O sẽ tạo thành phức [Cu(H2O)4]2+ màuxanh lam; phối tử là NH3 tạo phức [Cu(NH3)4]2+ xanh sẫm; phối tửCl- tạo phức [CuCl4]2- màu nâu,…Ngoài ra, nếu ion phức liên kết với các ion đơn có mức oxi hóa khácnhau, thì phức sẽ có màu khác nhau, vì khi đó sự di chuyển electrondưới tác dụng của ánh sáng sẽ diến ra khác nhau. Thí dụ, các phức chấtFe3[Fe(CN)6]2 và Fe4[Fe(CN)6]3 có màu xanh đậm, vì sự có mặt củaion Fe2+ và Fe3+ bên cạnh ion phức [Fe(CN)6]3- và Fe(CN)6]4- . Sựnhạy cảm với ánh sáng của elecrtron d trong Fe2+ và Fe3+ đã tạo phứccó màu đậm hơn so với sự có mặt của ion khác, chẳng hạn K+, bêncạnh ion phức.Phức chất có màu không chỉ được sử dụng trong phân tích hóa học, màcòn được sử dụng vào nhiều mục đích khác, trong đó có mục đích dùnglàm chất màu. Chẳng hạn, chất xanh Beclin(xanh phổ) là phức chấtFe4[Fe(CN)6]3 , một chất bột màu xanh đậm, được sử dụng trongngành in hay trong công nghệ sơn để chế ra các loại sơn xanh, lam tươivà lam đậm, xanh da trời và lục,… Trong hóa phân tích, nó là thuốc thửđể nhận biết ion sắt (III)…Các phức chất đóng vai trò quan trọng trong đời sống động, thực vật vìnhững chất quan trọng nhất về mặt sinh lí học đều là phức chất. Chẳnghạn chất clorophin(diệp lục) tạo ra màu xanh thực vật, là hợp chất nộiphức của Mg, còn hemoglobin tạo nên màu đỏ của máu, là một phứcchất có ion trung tâm là Fe,…Như chúng ta thấy, dù kim loại, các hợp chất vô cơ hay hữu cơ, thì sựxuất hiện màu ở chúng đều là kết quả của sự tương tác giữa các lượngtử ánh sáng với electron trong nguyên tử kim loại hay phi kim, trongchất vô cơ hay hữu cơ là không giống nhau, nên cơ chế xuất hiện màu ởchúng cũng có những điểm khác nhau. Khi thành phần hóa học hay cấutạo phân tư chất bị thay đổi, kéo theo sẽ ảnh hưởng đến trạng thái củaelectron trong phân tử, khiến khả năng hấp thụ photon thay đổi và hiểnnhiên màu sắc của chất bị thay đổi.