Bài giảng Hóa vô cơ - Chương 6: Nguyên tố chuyển tiếp
1. Đặc điểm cấu tạo
- Đó là cá c nguyên tố d: (n - 1)dxns1,2.
- Trong mỗi chu kỳ (≥4) có 10 ngtố d, họp thành họ
ngtố d. Trong mỗi phâ n nhó m phụ (B), có 3 ngtố.
- Cấu hì nh e hó a trị cá c ngtố d:
Nhó m Cấu hình
IIIB
(n – 1)d1ns2
IVB (n – 1)d2ns2
VB
(n – 1)d3ns2
VIB (n – 1)d5ns1
Nhóm Cấu hình
VIIB (n – 1)d5ns2
VIIIB (n – 1)d6,7,8ns2
IB
IIB (n – 1)d10ns2
(n – 1)d10ns1
▪ Số e HT = số e (ns) + số e ((n – 1)d) = STT của nhó m.
▪ Ngoại lệ trong cấu trúc e ở cá c PN VIB, IB và VIIIB.
▪ Các công thức e trên hoàn toàn đúng chỉ với CK IV.
VÒ TRÍ CAÙC NGUYEÂN TOÁ CHUYEÅN TIEÁP
2. 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 nhó m.
2. Đặc tính chung
• Các ngtố d ở số OXH (+) thấp thể hiện
tí nh 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 chung
Ở trạng thái OXH thấp: Ở trạng thái OXH cao:
✓ LK có bản chất ion
• TiCl3 là muối rắn,
phân hủy ở 7000C
✓LK có bản chất cht.
• TiCl4 là chất lỏng, sôi
ở 1360C;
• VF3 là chất rắn, nóng • VF5 là chất lỏng, sôi ở
chảy ở 8000C
• TaCl3 là chất rắn, tnc
rất cao
1110 C,
• TaCl5 là chất rắn, tnc =
2110 C, ts = 2420 C
✓Các hợp chất có tính ✓Các hợp chất có tính
baz. Ví dụ MnO, Mn(OH)2 axit. Ví dụ: Mn2O7, HMnO4:
MnO2, Mn(OH)4: lưỡng tí nh.
✓Các ng tố d dễ tạo phức với các phối tử vô cơ và hữu
cơ 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.
Cơ 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.
của cơ học lượng tử.
Xét các phức chất của nguyên tố d
2
2
, d (d )
2
z
tham 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
Ed > End (+0,6bd)
Ed < End (-0,6td)
Thông số tách trường tinh thể
Thông số tách trường tinh thể phụ thuộc vào:
4
• Cấu hình phức chất: tứ diện = bát diện
9
• 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-
2-
< ONO- < C2O4 < 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 của M trong
phức chất cũng tuân theo các nguyên lý và
quy tắc của CHLT và đặc biệt phụ thuộc vào
thông số tách
✓Bát diện trường yếu ( < P): tạo phức spin cao
✓Bát diện trường mạnh ( > P): tạo phức spin
thấp
✓Đối với trường tứ diện: chỉ có trường yếu nên
luôn tạo phức spin thấp
Ví dụ
Số electron d Phức bát diện Phức bát diện
spin cao
spin thấp
d4
d5
d6
d7
Kết luận: Thuyết trường tinh thể
• Giải thích được các đặc tính quang học của
phức chất
• Giải thích được từ tính của phức chất
• Có thể dự đoán tính bền của các phức chất
• Nhược điểm:Thuyết trường tinh thể chỉ chính
xác nếu như liên kết trong phức là ion, còn
nếu liên kết là cộng hóa trị thì các tính toán
định lượng chỉ là gần đúng.
Năng lượng ổn định trường tinh thể
• Phức bát diện spin cao:
2
3
E = n − + n +
d
d
bd
bd
5
5
• Phức bát diện spin thấp:
2
3
E = n − + n + + mP
d
d
bd
bd
5
5
• Phức tứ diện:
3
2
E = n − + n +
d
d
td
td
5
5
Tải về để xem bản đầy đủ
25 trang
11900
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Hóa vô cơ - Chương 6: Nguyên tố chuyển tiếp", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_hoa_vo_co_chuong_6_nguyen_to_chuyen_tiep.ppt
