Tài liệu Nguyên tố chuyển tiếp và phức chất

Phần 1. ĐẠI CƯƠNG VỀ PHỨC CHẤT Thực tế cho thấy giữa các phân tử, giữa các ion hoặc giữa các ion với phân tử có thể tương tác với nhau tạo thành những hợp chất phức tạp hơn mà có thể gọi là những phức chất. Chẳng hạn chúng ta đã gặp một số phản ứng tạo phức giữa các hợp chất của nguyên tố nhóm A: Al(OH)3 + 3NaOH ® Na3[Al(OH)6] SiF4 + 2HF ® H2[SiF6] So với các nguyên tố nhóm A, khả năng tạo phức của các nguyên tố nhóm B rộng lớn hơn nhiều và là một trong những điểm khác biệt cơ bản giữa nguyên tố chuyển tiếp với nguyên tố điển hình. Số phức chất của nguyên tố chuyển tiếp lớn gấp nhiều lần số hợp chất đơn giản của chúng nên hóa học của các nguyên tố chuyển tiếp thường được coi là hóa học phức chất. Nó là một lãnh vực bao trùm Hóa học Vô cơ. 1. Một số khái niệm cơ bản trong phức chất Phức chất: Là một cấu trúc đa nguyên tử mà trong đó nguyên tử hay ion kim loại liên kết với một nhóm phân tử hay ion. Ví dụ: [Fe(CN)6]4-; [Ag(NH3)2]+ Chất tạo phức: Là nguyên tử, hay ion kim loại chiếm vị trí trung tâm của phức chất. Ví dụ Ag+ trong [Ag(NH3)2]+; Fe2+ trong [Fe(CN)6]4-. Phối tử: Là các ion hay phân tử phân bố xung quanh chất tạo phức. Ví dụ NH3, CN- trong [Ag(NH3)2]+; [Fe(CN)6]4-. Cầu nội phối trí: Gồm chất tạo phức và phối tử trong dấu móc vuông. Ví dụ: [Fe(CN)6]4- Nếu cầu nội mang điện thì gọi là ion phức. Phối tử đơn càng: Phối tử chỉ tạo được MỘT liên kết với chất tạo phức. Ví dụ: các gốc axit hóa trị 1 như Cl-, CN- , SCN-... một số phân tử trung hòa như H2O, NH3... Consider [Ag(NH3)2]+ :NH3 - ligand occupy one site in coordinate sphere Phối tử đa càng: Phối tử tạo được NHIỀU liên kết với chất tạo phức. Ví dụ: en, oxalate, 1.10 phenanthroline, carbonate, bipyridine, ethylenediaminetetraacetate, phenylpyridine Phối tử đa càng quan trọng nhất là edta: edta có dung lượng phối trí là 6: 4 của O và 2 của N. Dung lượng phối trí: Số liên kết mỗi phối tử có thể tạo nên với chất tạo phức. Số phối trí: Số liên kết của chất tạo phức với phối tử trong cầu nội. Ví dụ: [Co(NH3)6]+ CN = 6 [Ag(NH3)2]+ CN = 2 [Co(en)3]+ CN = 6 Ví dụ: Xác định số oxi hóa, số phối trí của chất tạo phức trong: Na3[Co(NO2)6] [Pt(NH3)2Cl2] Na2[Zn(OH)4] [Co(en)2(NO2)2] [Co(en)3]2(SO4)3 Chelate hay hợp chất vòng càng: Hợp chất của kim loại với phối tử đa càng được gọi là hợp chất vòng càng hay chelate. Ví dụ [Co(en)3]3+, [Pb(edta)]2-. 2. Danh pháp phức chất Số lượng phức chất tổng hợp được ngày càng nhiều, vì vậy Hội Hóa học Lí thuyết và Ứng dụng Quốc tế (IUPAC) đã đưa ra một hệ thống danh pháp riêng cho phức chất. Ví dụ: Na[PtCl3(NH3)3]: natri triamintricloroplatinat(II) K2[CuBr4]: kali tetrabromocuprat(II) [Co(en)2(I)(H2O)](NO3)2: aquotris{etilenđiamin}iodocoban(III) nitrat [Ru(PPh3)3Cl3]: triclrotris{triphenylphotphin}ruteni(III) Theo qui định của IUPAC, tên gọi của phức chất được đọc theo các nguyên tắc sau: 2.1. Các nguyên tắc Nguyên tắc 1: cation gọi trước, anion gọi sau không phân biệt ion phức và ion thường. Ví dụ: Co(HN3)5Cl]Br2, gọi ion phức [Co(HN3)5Cl]2+ trước ion bromua Nguyên tắc 2: trong cầu nội, phối tử được gọi trước, chất tạo phức gọi sau. Số lượng phối tử được gọi bằng các tiền tố đi (2), tri, tetra, penta, hexa, hepta, octa, nona, deca, undeca, dodeca ... Trong trường hợp phối tử là hợp chất hữu cơ thì ta sử dụng các tiền tố bis, tris tetrakis, pentakis, hexakis ... Ví dụ: [Ir(bpy)3] trisbipyridineiridium (III) Trong trường hợp phối là ambidentate ligand (thuận cả hai đầu) như NO2-, CN-, SCN- thì hoặc là dùng tên đặc biệt để phân biệt hoặc đặt nguyên tử phối trí trước tên phối tử. Ví dụ: NO2: nitro hoặc N-nitro; nitrito hoặc O-nitro SCN-: thiocyanato hoặc S-thiocyanato; izothiocyanato hoặc N-thiocyanato Nguyên tắc 3: các phối tử trung hòa được gọi theo tên phân tử tương ứng. Ví dụ: (CH3)2SO: dimetylsunfoxit (NH2)2CO: ure C5H5N: pyridin PCl3: triclorophotphin PPh3: triphenylphotphin NH2(CH2)2NH2: etilendiamin Ngoại trừ: NH3: amin; H2O: aquo; NO: nitrosyl; CO: cacbonyl; CS: thiocacbonyl Nguyên tắc 4: Phối tử anion: thêm đuôi “o” sau tên anion. Ví dụ: Phối tử Tên gọi F- Cl- Br- I- OH- CN- C2O42- SCN- NO2- Nguyên tắc 5: Khi trong cầu nội chứa nhiều loại phối tử thì gọi theo thứ tự alphabet. Nguyên tắc 6: Tên chất tạo phức gọi như trong bảng tuần hoàn và theo sau là bậc oxi hóa của nó được ghi bằng số La mã trong dấu móc đơn. Nếu ion phức là anion thêm đuôi “at” sau tên kim loại, trừ những kim loại gọi theo tiếng Việt. Ví dụ: Scanđi ® scanđat Titan ® titanat Mangan ® manganat Cobanat ® cobanat Nikel ® nikelat Platin ® platinat Ngoại trừ, một số kim loại phải đổi sang tiếng Latin: Sắt (Iron) ® ferrat Kẽm (Tin) ® Stannate Đồng (Coper) ® cuprat Bạc (Silver) ® argentat Vàng (Gold) ® aurat Chì (Lead) ® Plumbate Nguyên tắc 7: với phức đa nhân, để chỉ phối tử là cầu nối ta dùng tiền tố m, số lượng cầu nối cũng được gọi bằng đi, tri ... Ví dụ: [(NH3)5Co-NH2-Co(NH3)4(H2O)]Cl5 Pentaamincoban(III)-m-amidotetraaminaquocoban(III) clorua [(NH3)2Pt(Cl)2Pt(NH3)2]Cl2 Di-m-clorobis{diaminplatin(II)]clorua 2.2. Áp dụng Viết tên IUPAC cho các phức chất sau: Phức chất Tên gọi [Cu(NH3)4](OH)2 Na3[Co(NO2)6] [Ni(CN)4]2- K4[Fe(CN)6] [Co(NH3)5 (H2O)](NO3)3 [(NH4)2[Pt(NH3)2Cl4] [Co(en)2(NO2)2] tetraaminđồng(II) hydroxit Bài tập Câu 1: Viết tên IUPAC cho các chất sau: [Co(NH3)5 (H2O)](NO3)3 (NH4)2[Pt(NH3)2Cl4] [Co(en)2(NO2)2] Câu 2: Viết công thức của các chất sau: bromotriaminplatin(II) nitrat hexaaminniken(II) hexanitrocobanat(III) điclorobis{etilenđiamin}crom(III) tetracloropalađat(II) Câu 3. Hoàn thành bảng sau: Tên gọi Công thức (a) hexaaquotitanium(III) ion (b) hexafluoromolybdate(III) ion  (c)   [Mn(CO)3(NO)(Ph3P)]  (d) [V(o-phen)3]3+ (e) [Au(NH3)2]+ (f) [Ag(CN)2]- (g) [Mn(EDTA)]2- (h) pentaammine-N-nitritocobalt(III) ion  (i) hexaammineiron(III) sulfate (j) [Cu(acac)2] (k) [Zn(NCS)4]2- 3. Cấu trúc của phức chất Đa số phức chất (hơn 90%) có số phối trí là 6 và 4. Trong đó số phối trí 6 là chủ yếu. Tùy theo số phối trí mà phức chất có cấu trúc xác định. 3.1. Phức số phối trí 2 Có cấu trúc thẳng hàng: các phối tử và chất tạo phức nằm trên một đường thẳng. Rất hiếm gặp, trừ Ag(I), Cu(I), Au(I) như [Ag(NH3)2]+ và [Ag(CN)2]-, [CuCl2]-, [Ag(NH3)2]+, [AuCl2]-. 3.2. Phức phối trí 4 Tứ diện: Các phối tử nằm trên 4 đỉnh còn chất tạo phức nằm ở tâm hình tứ diện. Ví dụ: Vuông phẳng: Hay gặp khi chất tạo phức có cấu hình d8, d9 như Ni2+, Pd2+, Pt2+, Cu2+... Ví dụ: 3.3. Phức phối trí 6 Phổ biến nhất, “luôn” có cấu trúc bát diện: các phối tử nằm trên sáu đỉnh của hình bát diện, chất tạo phức nằm tại tâm. Ví dụ: [FeF6]3- [Co(en)3]3+ Vẽ cấu trúc không gian của các chất sau: (a) [Fe(CO)(CN)5]3-; (b) [Co(NH3)4(H2O)2]3+; (c) [Co(en)2Cl2]+ 3. Hiện tượng đồng phân trong phức chất Đồng phân là những chất có thành phần hóa học giống nhau nhưng cấu trúc khác nhau dẫn đến tính chất khác nhau. Phức chất có 2 loại đồng phân chính là đồng phân cấu tạo và đồng phân lập thể 3.1. Đồng phân cấu tạo Có 3 loại đồng phân cấu tạo thường gặp trong phức chất: - đồng phân ion hóa - đồng phân liên kết - đồng phân phối trí 3.1.1. Đồng phân ion hóa Những phức có cùng công thức hóa học nhưng trong dung dịch phân li thành những ion khác nhau gọi là đồng phân ion hóa. Ví dụ: PtCl2SO4.4NH3 có hai đồng phân. [Pt(NH3)4Cl2]SO4 [Pt(NH3)4Cl(SO4)]Cl 3.1.2. Đồng phân liên kết Đồng phân liên kết xuất hiện khi trong cầu nội chứa phối tử thuận cả hai đầu (ambidentate ligand). Một số ambidentate ligand: Phối tử Công thức Lewis Tên gọi Nguyên tử phối trí CN- Ion cyanua C hoặc N SCN- Ion thiocyanat S hoặc N NO2- Ion nitrit N hoặc O Ví dụ: CoCl2(NO2).5NH3 có hai đồng phân liên kết: [Co(NH3)5NO2]Cl2 (màu vàng) [Co(NH3)5ONO]Cl2 (màu đỏ) 3.1.3. Đồng phân phối trí Những đồng phân khác nhau về sự phân bố của các phối tử quanh hai nguyên tử trung tâm trong cùng một phức chất gọi là đồng phân phối trí. Ví dụ: phức chứa 2 ion Pt2+, 4 phân tử NH3, và 4 ion Cl- có 2 đồng phân phối trí: [Pt(NH3)4][PtCl4] [Pt(NH3)3Cl][Pt(NH3)Cl3] 3.2. Đồng phân lập thể 3.2.1. Đồng phân hình học Còn gọi là đồng phân cis–trans, mer–fac, xuất hiện ở các phức vuông phẳng và bát diện có từ hai phối tử khác nhau như MA2B2, MA4B2, MA3B3 Ví dụ: có hai đồng phân hình học: [Co(NH3)4Cl2]+ có hai đồng phân hình học: [Co(NH3)3Cl3] có 2 đồng phân hình học fac-triamminetrichlorocobalt(III) mer-triamminetrichlorocobalt(III) 3.2.2. Đồng phân quang học Còn gọi là đồng phân gương, xuất hiện ở những phân tử không có mặt phẳng đối xứng. Ví dụ: cis_[Co(en)2Cl2]+ có hai đồng phân quang học: [Co(en)3]3+ có hai đồng phân quang học: [Co(NH2CH2CH2S)2] có hai đồng phân quang học: Bài tập Câu 1. Hợp chất chứa 1 ion Pt(II), 1 ion Pt(IV), 4 phân tử ammoniac, 6 ion clorua có thể có bao nhiêu đồng phân phối trí? Viết công thức và tên IUPAC của chúng. Câu 2. Sketch all of the isomers possible for a compound with the formula Pt(NCS)2SO4.4NH3. Platinum(IV) is 6-coordinate with an octahedral geometry. Assume that the ammonia molecules are bonded to the platinum(IV) in every isomer. Câu 3. Vẽ tất cả các đồng phân hình học có thể có của các phức có thành phần như sau: MA4B2 MA3B3 MA2B2C2 M(A-B)3 M(A-A)2B2 M(trien)B2 trien là: Câu 4. Trong số các đồng phân hình học của các phức sau, đồng phân nào có hoạt tính quang học? MA3B3 MA2B2C2 M(A-B)3 M(A-A)2B2 Câu 5. Vẽ tất cả các đồng phân lập thể có thể có của các phức có thành phần như sau: MA2B2 (vuông phẳng) MABCD (vuông phẳng) MABCD (tứ diện) M(A-B)2 (vuông phẳng) M(A-B)2 (tứ diện) 4. Thuyết trường tinh thể Có thể trình bày liên kết trong phức chất của các nguyên tố chuyển tiếp trong khuôn khổ thuyết orbital phân tử (thuyết MO). Tuy nhiên, sự trình bày như vậy sẽ rất phức tạp và không trực quan. Cách xem xét trực quan hơn là thuyết trường tinh thể. Theo thuyết TTT, thì: Phức chất là hệ bền vững nhờ tương tác tĩnh điện giữa phối tử và chất tạo phức. Lực tương tác bao gồm: lực hút phối tử - nhân và lực đẩy phối tử - orbital d của chất tạo phức Lực đẩy phối tử lên các orbital d là không giống nhau: Những orbital hướng trực diện về phía phối tử bị đẩy lên mức năng lượng cao hơn nên dẫn đến sự tách mức năng lượng các orbital d. 4.1. Hình dạng các orbital d Để hiểu được nguyên nhân của sự tách mức năng lượng, trước tiên ta nhắc lại một vài đặc điểm về sự phân bố electron trong các orbital d. Như chúng ta đã biết, phân lớp d có 5 orbital , , . Ở trạng thái không bị kích thích hay trong trường đối xứng cầu thì 5 orbital này có năng lượng tương tương nhau nhưng có mật độ electron khác nhau trong không gian: các orbital mật độ electron tập trung chủ yếu dọc theo các đường phân giác giữa các trục trong khi đó, các orbital , mật độ electron chủ yếu tập trung dọc theo các trục x, y, z 4.2. Sự tách mức năng lượng trong trường bát diện và tứ diện Trước hết, chúng ta xét sự tạo phức bát diện của nguyên tố chuyển tiếp. Nếu giả thiết rằng nhân của ion kim loại Mn+ là gốc của hệ tọa độ thì các phối tử sẽ được phân bố trên các trục x, y, z: Vì các orbital và có mật độ electron chủ yếu tập trung dọc theo các trục x, y, z và như vậy sẽ hướng trực diện về phía các phối tử. Do đó, năng lượng của các orbital này sẽ tăng trong trường phối tử bát diện. Trong khi đó, các orbital có mật độ electron tập trung chủ yếu dọc theo các đường phân giác giữa các trục x, y, z. Nghĩa là chúng hướng về khoảng không giữa các phối tử nên được ổn định một cách tương đố so với các orbital và . Chính vì lí do trên mà khi ion Mn+ có các electron d được đặt trong trường phối tử bát diện thì 5 orbital d sẽ tách thành hai mức năng lượng: Mức năng lượng thấp t2g gồm ba orbital hướng về khoảng không giữa các phối tử. Mức năng lượng cao eg gồm hai orbital và hướng trực diện về phía các phối tử. Sơ đồ biểu diễn sự tách mức năng lượng các orbital d trong trường bát diện như sau: Trong phức chất tứ diện, bốn phối tử được phân bố trên các đỉnh của khối tứ diện có tâm là chất tạo phức. Nghĩa là trong phức tứ diện, các orbital ở gần phối tử hơn các orbital , nên bị đẩy lên mức năng lượng cao hơn. Như vậy, trong trường tứ diện 5 orbital d cũng bị tách thành hai mức năng lượng nhưng ngược với sự tách trong trường bát diện. Trong trường tứ diện thì nhóm năng lượng cao gồm 3 orbital , nhóm năng lượng thấp gồm 2 orbital , . Chênh lệch giữa hai mức năng lượng t2g và eg được gọi là thông số tách DT. Sơ đồ biểu diễn sự tách mức năng lượng các orbital d trong trường tứ diện như sau: Hiệu hai mức năng lượng eg và t2g: thông số tách D. D có thể xác định bằng thực nghiệm. 4.3. Thông số tách D Cho biết chênh lệch mức năng lượng giữa các orbial. Rất quan trọng vì nhiều tính chất của phức chất có thể giải thích qua thông số này. Độ lớn của D phụ thuộc vào: Bản chất của phối tử: phối tử có trường từ càng mạnh gây ra thông số tách càng lớn. Có thể sắp xếp các phối tử tiêu biểu theo trật tự trường từ tăng dần như sau: Theo đó, phối tử đứng sau có trường từ mạnh hơn phối tử đứng trước. Nghĩa là với cùng một ion kim loại, phối tử đứng sau gây ra thông số tách lớn hơn. Ví dụ D của ion phức [Fe(H2O)6]3+ là 10.400 , trong khi đó D của ion là 33.000 . Bậc oxi hóa của chất tạo phức: càng lớn khi bậc oxi hóa của chất tạo phức càng cao. Nguyên nhân là do khi ion trung tâm có điện tích càng lớn thì lực hút của nó lên phối tử càng mạnh. Và do đó, các phối tử ở gần nhân hơn, làm cho lực đẩy giữa chúng với các electron d mạnh hơn. Ví dụ, D của ion phức [Cr(H2O)6]3+ là 14.000 , trong khi đó D của ion [Cr(H2O)6]3+ là 17.400 . Vị trí của chất tạo phức trong bảng tuần hoàn: Chất tạo phức 4d, 5d gây ra thông số tách lớn hơn chất tạo phức 3d. Ví dụ: [Ru(H2O)6]3+ có thông số tách lớn hơn [Fe(H2O)6]3+ Kiểu phối trí: Phức bát diện có thông số tách lớn hơn phức tứ diện, thông thường: 4.4. Phức spin cao và spin thấp Khi đặt ion Mn+ có các electron d vào trường từ của phối tử thì năng lượng của các orbital d không còn tương đương nhau nữa và do đó sự phân bố các electron vào những orbital này cũng khác với trong trong trường hợp ion Mn+ ở trạng thái tự do. Cơ bản thì sự phân bố các electron trên những orbital d của ion Mn+ cũng tuân theo các nguyên lí và qui tắc đã học. Nhưng trong trường hợp, nó đặc biệt phụ thuộc vào thông số tách D. Khi D nhỏ, các electron d lần lượt chiếm cả 5 orbital theo đúng qui tắc Hund: mỗi electron sẽ lần lượt chiếm một orbital. Nhưng khi D lớn, các electron sẽ bão hòa những orbital có năng lượng thấp trước. Như vậy, có hai yếu tố trái ngược nhau ảnh hưởng đến sự sắp xếp các electron d dưới tác dụng của trường tinh thể: Khi năng lượng tách nhỏ hơn năng lượng ghép đôi: Các electron sẽ chiếm những orbital khác nhau để cho số electron độc thân lớn nhất. Ví dụ: [CoF6]4-, D nhỏ, phức spin cao Trong trường hợp D nhỏ, năng lượng chuyển electron từ mức năng lượng thấp lên mức năng lượng cao (gọi là năng lượng tách electron) nhỏ hơn năng lượng cần cung cấp để đặt 2e vào cùng một orbital (gọi là năng lượng ghép đôi electron). Do đó, các electron có khuynh hướng chiếm lần lượt các orbital có năng lượng từ thấp đến cao. Khi năng lượng tách lớn hơn năng lượng ghép đôi: Các electron sẽ bão hòa những orbital có năng lượng thấp trước. Ví dụ: [Co(CN)6]4-, D lớn, phức spin thấp Trong trường hợp năng lượng tách electron lớn hơn năng lượng ghép đôi thì ngược lại. Lúc này, các electron có khuynh hướng bão hoà những orbital có năng lượng thấp trước. Những phức chất mà sự sắp xếp electron vào các orbital d giống như đối với ion tự do được gọi là phức spin cao, ví dụ phức [CoF6]4-. Những phức như [Co(CN)6]4- được gọi là phức spin thấp: các electron chiếm đầy những orbital có năng lượng thấp trước. 4.5. Màu sắc của phức chất các nguyên tố chuyển tiếp Nguyên nhân sinh ra màu Một chất sẽ có màu nếu như nó hấp thụ ánh sáng trong vùng khả kiến (400 đến 750 nm). Chẳng hạn, một dung dịch có màu cam là do: Hấp thụ tất cả các màu của ánh sáng trắng, trừ màu cam; hoặc cho tất cả các màu của ánh sáng trắng đi qua, trừ màu xanh thẫm. Như vậy, màu của một chất là kết quả của sự hấp thụ một phần ánh sáng khả kiến. Những bức xạ không bị hấp thụ được phản chiếu hoặc truyền qua đi đến mắt và gây nên cảm giác màu. Nói cách khác: Màu trông thấy = Màu tới – Màu bị hấp thụ lmax Màu bị hấp thụ Màu trông thấy 410 Tím Vàng lục 430 Tím xanh Vàng 480 Xanh thẫm Cam 500 Lục Đỏ 530 Xanh lá cây Tía 560 Vàng lục Tím 580 Vàng Xanh tím 610 Cam Xanh thẫm 680 Đỏ Lục 720 Đỏ tía Xanh lá cây Dung dịch có màu đen là do hấp thụ tất cả ánh sáng trong vùng khả kiến; có màu trắng là do phản xạ tất cả ánh sáng trong vùng khả kiến. Mối liên hệ giữa mà bị hấp thụ (trên) và màu trông thấy (dưới) Giải thích màu sắc của phức chất kim loại chuyển tiếp theo thuyết trường tinh thể Phức chất các nguyên tố chuyển tiếp d thường có màu bởi vì chúng hấp thụ ánh sáng trong vùng khả kiến. Theo thuyết trường tinh thể, đây là kết quả của sự dịch chuyển electron từ mức năng lượng thấp t2g lên mức năng lượng cao eg. Một cách cụ thể, xét màu của dung dịch TiCl3: Trong nước, ion Ti3+ tồn tại dưới dạng [Ti(H2O)6]3+ và có cấu hình electron: tg1eg0. Khi bị chiếu sáng, [Ti(H2O)6]3+ sẽ hấp thụ photon có năng lượng E = hn đúng bằng thông số tách D0 và biến năng lượng đó thành năng lượng kích thích electron dịch chuyển từ mức t2g lên eg: t2g1eg0 t2g0eg1 Đối với [Ti(H2O)6]3+, D0 = 20.000 cm-1 đúng bằng năng lượng tia sáng màu lục. Trong trường hợp này, tia màu lục bị giữ lại nên dung dịch có màu đỏ. Như vậy, ta thấy: Giữa độ dài sóng của ánh sáng bị hấp thụ với thông số tách có liên hệ với nhau. Thật vậy: năng lượng của photon bị hấp thụ = thông số tách: E = hn = D Với h = 6,63.10-34 J.s Do đó: Nếu tính cho 1 mol chất hấp thụ: Với cùng một ion kim loại, những phối tử khác nhau sẽ có màu khác nhau do thông số tách khác nhau. Ví dụ: [Ti(H2O)6]3+ có màu đỏ, [Ti(CN)6]3- có màu vàng. Hợp chất các nguyên tố điển hình như NaCl, Al(NO3)3 không có màu do không có sự dịch chuyển electron như trên. Tương tự, các ion có cấu hình d10 như Ag+, Zn2+ cũng thường không màu do sự dịch chuyển bị cấm. Phần 2. CÁC NGUYÊN TỐ CHUYỂN TIẾP TIÊU BIỂU 1. Đại cương về nguyên tố chuyển tiếp Trong BTH, dạng bảng dài, giữa cột II.A và III.A là 10 cột các nguyên tố chuyển tiếp, nguyên tố nhóm B. Tất cả chúng là kim loại, nên còn được gọi là các kim loại chuyển tiếp hay kim loại nhóm B. Chúng có rất nhiều ứng dụng trong thực tiễn cả về mặt thương mại lẫn sinh học. Hơn nữa, do có những tính chất đặc biệt hấp dẫn nên nhiều nguyên tố chuyển tiếp đã được loài người phát hiện từ rất lâu như vàng, bạc, sắt, đồng… Trong số 7 nguyên tố được phát hiện từ thời cổ xưa có đến 5 nguyên tố chuyển tiếp là Au, Ag, Cu, Fe, Hg. 1.1. Định nghĩa - phân loại Nguyên tố chuyển tiếp là nguyên tố có electron “cuối cùng” ở orbital d hoặc f. Ví dụ: Những nguyên tố chuyển tiếp: [Ar]3d14s2; [Ar]3d84s2, [Ar]3d104s2. Không phải nguyên tố chuyển tiếp: [Ar] 4s1; [Ar] 4s2; [Ar]3d104s2p1. Có hơn 60 nguyên tố chuyển tiếp và được chia làm 3 nhóm lớn: Nhóm chính cơ bản hay nguyên tố khối d: gồm ba dãy 3d, 4d, và 5d Nhóm Lantanit: gồm các nguyên tố có số hiệu nguyên tử từ 58 đến 71 Nhóm Actinit: gồm các nguyên tố có số hiệu nguyên tử từ 90 đến 103. Cấu hình electron: Các nguyên tố 3d: [Ar]3dx4s2. Ngoại trừ: Cr: [Ar]3d54s1 thay vì [Ar]3d44s2 Cu: [Ar]3d104s1 thay vì [Ar]3d94s2 Do sự bền vững của cấu hình d5 và d10 Sự ion hóa: MẤT các electron s TRƯỚC. Ví dụ: Cr2+: [Ar]3d44s0 Cu2+: [Ar]3d94s0 Fe2+: [Ar]3d64s0 Mn2+: [Ar]3d54s0 1.2. Tính chất chung Tất cả là kim loại, có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi cao, trừ nhóm II.B. Thể hiện nhiều trạng thái oxi hóa, trừ nhóm II.B và III.B. Hợp chất của chúng thường có màu và thuận từ. a. Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi Cùng phân nhóm: tăng dần từ trên xuống. Ví dụ: Kim loại tnc (0C) Ti 1668 Zr 1855 Hf 2220 Cùng chu kì: từ trái sang phải, nhiệt độ nóng chảy cũng như nhiệt độ sôi tăng dầ