HOÙA HOÏC CAÙC NGUYEÂN TOÁ

CHUYEÅN TIEÁP

CAÙC NGUYEÂN TOÁ CHUYEÅN TIEÁP

• 1. ÑAËC ÑIEÅM CẤU TẠO- Đó là 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:

- Các công thức e trên hoàn toàn đúng chỉ với CK IV.

Nhoùm III IV V VI

Coâng thöùc e

(n-1)d1ns2 (n-1)d2s2 (n-1)d3ns2

(n-1)d5ns1

VII VIII I II(n-1)d5ns2 (n-1)d6,7,8ns2 (n-

1)d10ns1

(n-1)d10ns2

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 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.

• Traïng thaùi oxy hoùa cöïc ñaïi laø beàn nhaát, tuøy töøng nhoùm maø coù caùc traïng thaùi ñaëc tröng khaùc.– VD: Cr (+6, +3), Mn (+7, +2, +4).

• Caùc hôïp chaát ôû traïng thaùi oxy hoùa thaáp lieân keát coù baûn chaát ion, coøn trong hôïp chaát coù soá oxy hoùa cao laïi coù tính coäng hoùa trò. Ví duï:TiCl3

Chaát raén, phaân huûy ôû

7000C

VF3

Raén, tnc=8000C

TaCl3

Chaát raén, tnc cao.

TiCl4

Chaát loûngts = 1360C

VF5

Loûng, ts=1110C

TaCl5

tnc =2110C

ts = 2420C

• Traïng thaùi oxy hoùa thaáp: Caùc hôïp chaát cuûa nguyeân toá chuyeån tieáp coù tính base (coù khaû naêng cho ñi e).– VD: CrO, Cr(OH)2, MnO, Mn(OH)2+acid

muoái.

• Traïng thaùi oxy hoùa cao coù tính acid.– VD: CrO3, H2CrO4, Mn2O7, HMnO4 +kieàm

muoái.

• Caùc hôïp chaát cuûa kim loaïi chuyeån tieáp (ñaëc bieät laø ôû traïng thaùi oxy hoùa döông thaáp) coù maøu, do hieän töôïng taùch möùc naêng löôïng (trong phaàn lyù thuyeát tröôøng tinh theå).

Vanadium kim loaïi vaø caùc hôïp chaát trong dung dòch:

V2+, V3+, VO2+, and VO2+, töø traùi sang

phaûi.

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.

PHÖÙC CHAÁT

• Phöùc chaát laø nhöõng hôïp chaát phöùc taïp trong ñoù nguyeân töû hay ion kim loaïi (chuyeån tieáp) lieân keát vôùi 1 nhoùm nguyeân töû hay ion.

• VD: Fe(CO)5, [Fe(CN)6]4-, [Cu(NH3)4]2+…

• Nguyeân töû hay ion kim loaïi trung taâm goïi laø chaát taïo phöùc.

• Nhoùm caùc phaân töû hay ion (CO, NH3, CN-…) goïi laø phoái töû (ligand).

• Caàu noäi: Laø caùc ion phöùc trong ngoaëc [ ].

• Caàu ngoaïi: Laø caùc ion ñôn giaûn beân ngoaøi.

• VD: [Co(NH3)6]Cl3

• Caàu noäi Caàu ngoaïi

• Söï saép xeáp caùc caáu töû xung quanh ion trung taâm goïi laø söï phoái trí (Coordination).

• Soá vò trí saép xeáp xung quanh ion treân nhöõng khoaûng caùch gaàn nhaát vaø theo moät traät töï nhaát ñònh goïi laø soá phoái trí (Coordination number).

• Phaân loaïi phöùc chaát Phöùc Cation: Chaát taïo phöùc laø ion döông,

phoái töû laø nhöõng phaân töû trung hoøa, VD [Co(NH3)6]Cl3.

Phöùc anion: Ion trung taâm laø ion döông, caùc phoái töû laø caùc anion, VD Na[BF4], K4[Fe(CN)6].

Phöùc trung hoøa: Chaát taïo phöùc laø nhöõng phaân töû trung hoøa, phoái töû cuõng laø phaân töû trung hoøa, VD: [Ni(CO)4].

• Hoaëc chaát taïo phöùc laø ion döông, phoái töû laø nhöõng phaân töû trung hoøa vaø ion aâm, VD [Co(NH3)3Cl3].

SOÁ PHOÁI TRÍ

• Soá phoái trí 2– Coù hai daïng hình hoïc coù theå coù:

• Thaúng goùc (D∞h)

• Gaáp khuùc (C2v)

– Thoâng thöôøng vôùi caùc nguyeân toá hoùa trò 2.

Pu

O

O

O

H H

• Soá phoái trí 3– Phaúng (D3h)

– Choùp (kim töï thaùp) (C3v)

– Moät soá coù hình chöõ T (C2v)

• Ñöôïc bieát vôùi caùc nguyeân toá trung taâm coù hoùa trò 3.– Khoâng phoå bieán laém vôùi caùc ion

kim loaïi. N

HH

H

BH

H

H

• Soá phoái trí 4

Caùc daïng hình hoïc cô baûn.– Töù dieän (Td) – Tetrahedral.

– Hình vuoâng (C4h)

C

H

H H

H

Xe

F

F F

F

• Soá phoái trí 5– Hai hình choùp tam giaùc (D3h)– Hình choùp töù giaùc (vuoâng) (C4v)

• Coù theå töï chuyeån daïng qua laïi. – Daïng hai hình choùp tam giaùc

thöôøng gaëp hôn.• Thöôøng vôùi caùc caáu töû kim loaïi

pentachloride (Cl5).

Cu

Cl

Cl

ClCl

Cl

In

ClCl

Cl Cl

Cl

• Soá phoái trí 6• Laø soá phoái trí raát thöôøng gaëp.

• Caùc daïng hình hoïc thöôøng gaëp• Baùt dieän (Oh)• 2 hình choùp töù giaùc (D4h)

– Coù theå bò keùo daøi hay neùn ngaén theo truïc z.

• 2 choùp töù giaùc ñaùy hình thoi (D2h)– Coù theå thay ñoåi 2 ñöôøng cheùo.

• Hình khoái 6 maët tam giaùc (D3d).• Caùc daïng chuyeån ñoåi theo hình

döôùi ñaây.

Phoái trí 6

Oh ->D4h

Oh ->D2h

Oh ->D3d

or

Caùc soá phoái trí cao hôn

Phoái trí 7

Phoái trí 8

Phoái trí 9

Kim loaïi vaø phoái töû cöùng - meàm

• Döïa treân ñònh nghóa acid cuûa Lewis– Phoái töû ñoùng vai troø base, cho caëp e cho

ion kim loaïi.

• Ion kim loaïi cöùng deã töông taùc vôùi base cöùng.– Caùc phoái töû cöùng N, O, F.– Caùc phoái töû meàm P, S, Cl.

• Ñoä cöùng cuûa ligand giaûm töø treân xuoáng theo nhoùm.

• Kim loaïi cöùng:– Maät ñoä ñieän tích döông cao.– Baùn kính nhoû.– Coù lôùp voû e baõo hoøa hay baùn baõo hoøa.

• Kim loaïi meàm– Maät ñoä ñieän tích döông thaáp.– Baùn kính ion lôùn.– Lôùp voû chöa baõo hoøa.

• Coù vò trí naèm veà beân phaûi cuûa daõy chuyeån tieáp.

• Lanthanides vaø actinides laø caùc kim loaïi cöùng.– Actinides thì meàm hôn lanthanides.– Baûng sau ñaây phaân loaïi töông ñoái

caùc phaàn töû cöùng – trung bình – meàm.

Cöùng

Trung bình

Meàm

LIEÂN KEÁT TRONG PHÖÙC CHAÁT

• Coù caùc lyù thuyeát khaùc nhau ñeå giaûi thích söï taïo thaønh lieân keát trong phöùc chaát: Thuyeát lieân keát hoùa trò (VB), thuyeát orbital phaân töû (MO), thuyeát Tröôøng tinh theå (CF-Crystal Field), thuyeát Tröôøng phoái töû (LF – Daãn xuaát töø thuyeát CF vaø MO).