Bài 28. Sơ lược về phức chất

Phức chất có trong một số thành phần quan trọng của sinh vật như hemoglobin, chất diệp lục,...
Một số phức chất có vai trò quan trọng trong điều trị bệnh ung thư. Vậy, phức chất là gì? Phức chất được hình thành như thế nào?

Phức chất là hợp chất có chứa nguyên tử trung tâm (thường được kí hiệu là M) và các phối tử (thường được kí hiệu là L). Trong đó, nguyên tử trung tâm là cation kim loại hoặc nguyên tử kim loại liên kết với các phối tử. Phối tử là anion hoặc phân tử. Phức chất có thể mang điện tích hoặc không mang điện tích.
Trong công thức phức chất, nguyên tử trung tâm M và các phối tử L thường được đặt trong móc vuông.
Ví dụ 1: Phức chất $[\mathrm{C}\mathrm{o}(\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{X}}_3){\phantom{X}}_6]{\phantom{X}}^{3+}$ có điện tích là +3, nguyên tử trung tâm là $\mathrm{C}\mathrm{o}{\phantom{X}}^{3+}$ và phối tử là $\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{X}}_3$.
Ví dụ 2: Phức chất $[\mathrm{Z}\mathrm{n}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{X}}_4]{\phantom{X}}^{2-}$ có điện tích là –2, nguyên tử trung tâm là $\mathrm{Z}\mathrm{n}{\phantom{X}}^{2+}$ và phối tử là $\mathrm{O}\mathrm{H}{\phantom{X}}^{-}$.
Ví dụ 3: Phức chất $[\mathrm{F}\mathrm{e}(\mathrm{C}\mathrm{O}){\phantom{X}}_5]$ không mang điện tích, nguyên tử trung tâm là $\mathrm{F}\mathrm{e}$ và phối tử là $\mathrm{C}\mathrm{O}$.

Trong phức chất $[\mathrm{M}\mathrm{L}{\phantom{X}}_n]$ (điện tích đã được lược bỏ), các phối tử L sắp xếp một cách xác định xung quanh nguyên tử trung tâm M tạo ra các dạng hình học khác nhau, phổ biến là dạng tứ diện, vuông phẳng và bát diện (Bảng 28.1).

Một số dạng hình học phổ biến của phức chất $[\mathrm{M}\mathrm{L}{\phantom{X}}_n]$
Dạng tứ diện | Dạng vuông phẳng | Dạng bát diện

Chú ý: Nét màu xanh nối các phối tử L trong phức chất để chỉ rõ dạng hình học của phức chất, nét màu trắng chỉ liên kết giữa M và L.

Liên kết hoá học giữa nguyên tử trung tâm M và phối tử L trong phức chất là liên kết cho – nhận, được hình thành nhờ sự cho cặp electron chưa liên kết của phối tử vào orbital trống của nguyên tử trung tâm.
Ví dụ 1: Liên kết trong phức chất $[\mathrm{C}\mathrm{o}(\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{X}}_3){\phantom{X}}_6]{\phantom{X}}^{3+}$ được hình thành do phối tử $\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{X}}_3$ cho cặp electron chưa liên kết vào AO trống của nguyên tử trung tâm $\mathrm{C}\mathrm{o}{\phantom{X}}^{3+}$.
Ví dụ 2: Liên kết trong phức chất $[\mathrm{Z}\mathrm{n}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{X}}_4]{\phantom{X}}^{2-}$ được hình thành do phối tử $\mathrm{O}\mathrm{H}{\phantom{X}}^{-}$ cho cặp electron chưa liên kết vào AO trống của nguyên tử trung tâm $\mathrm{Z}\mathrm{n}{\phantom{X}}^{2+}$.

Muối $\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{X}}_4$ khan màu trắng (Hình 28.2) khi tan vào nước tạo thành dung dịch có màu xanh (Hình 28.3) vì tạo thành phức chất $[\mathrm{C}\mathrm{u}(\mathrm{H}{\phantom{X}}_2\mathrm{O}){\phantom{X}}_6]{\phantom{X}}^{2+}$.
Trong dung dịch, các ion kim loại chuyển tiếp $\mathrm{M}{\phantom{X}}^{n+}$ thường nhận cặp electron chưa liên kết của $\mathrm{H}{\phantom{X}}_2\mathrm{O}$ tạo thành liên kết cộng hoá trị kiểu cho – nhận, hình thành phức chất aqua. Hầu hết các phức chất aqua có dạng hình học bát diện ($[\mathrm{M}(\mathrm{H}{\phantom{X}}_2\mathrm{O}){\phantom{X}}_6]{\phantom{X}}^{n+}$). Chẳng hạn trong dung dịch nước, ion $\mathrm{F}\mathrm{e}{\phantom{X}}^{2+}$ tạo phức chất $[\mathrm{F}\mathrm{e}(\mathrm{H}{\phantom{X}}_2\mathrm{O}){\phantom{X}}_6]{\phantom{X}}^{2+}$, ion $\mathrm{C}\mathrm{o}{\phantom{X}}^{3+}$ tạo phức chất $[\mathrm{C}\mathrm{o}(\mathrm{H}{\phantom{X}}_2\mathrm{O}){\phantom{X}}_6]{\phantom{X}}^{3+}$.