Bài 29. Một số tính chất và ứng dụng của phức chất

Thuốc thử Tollens là phức chất được sử dụng rộng rãi trong hoá học hữu cơ. Thuốc thử Tollens thường được dùng để phân biệt aldehyde với ketone. Vậy, phức chất có tính chất và ứng dụng trong thực tiễn như thế nào?

Phản ứng tạo phức chất trong dung dịch có thể được nhận biết dựa vào một số dấu hiệu như: xuất hiện kết tủa, hoà tan kết tủa, thay đổi màu sắc.
Ví dụ 1: Nhỏ vài giọt dung dịch $\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}$ vào ống nghiệm chứa dung dịch $\mathrm{A}\mathrm{l}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{X}}_3$, thấy xuất hiện kết tủa, chứng tỏ phức chất $[\mathrm{A}\mathrm{l}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{X}}_3(\mathrm{H}{\phantom{X}}_2\mathrm{O}){\phantom{X}}_3]$ đã được tạo thành.
Ví dụ 2: Nhỏ vài giọt dung dịch $\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}$ vào ống nghiệm chứa dung dịch $\mathrm{A}\mathrm{g}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{X}}_3$, thu được kết tủa trắng $\mathrm{A}\mathrm{g}\mathrm{C}\mathrm{l}$. Tiếp tục nhỏ vào ống nghiệm dung dịch $\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{X}}_3$ đến dư thấy kết tủa tan, chứng tỏ phức chất $[\mathrm{A}\mathrm{g}(\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{X}}_3){\phantom{X}}_2]{\phantom{X}}^{+}$ đã được tạo thành.
Ví dụ 3: Nhỏ vài giọt dung dịch $\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}$ đặc vào ống nghiệm chứa dung dịch $\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{X}}_4$ loãng thấy dung dịch từ màu xanh chuyển sang màu vàng, chứng tỏ phức chất $[\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{X}}_4]{\phantom{X}}^{2-}$ đã được tạo thành.

Ví dụ 4: Nhỏ vài giọt dung dịch $\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{X}}_3$ vào dung dịch $\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{X}}_4$ loãng thấy xuất hiện kết tủa màu xanh nhạt, chứng tỏ phức chất $[\mathrm{C}\mathrm{u}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{X}}_2(\mathrm{H}{\phantom{X}}_2\mathrm{O}){\phantom{X}}_4]$ đã được tạo thành. Tiếp tục nhỏ vào ống nghiệm dung dịch $\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{X}}_3$ đến dư thấy kết tủa tan, đồng thời dung dịch chuyển sang màu xanh lam, chứng tỏ phức chất $[\mathrm{C}\mathrm{u}(\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{X}}_3){\phantom{X}}_4(\mathrm{H}{\phantom{X}}_2\mathrm{O}){\phantom{X}}_2]{\phantom{X}}^{2+}$ đã được tạo thành.

Các phối tử trong phức chất có thể bị thế bởi các phối tử khác. Quá trình xảy ra sự thế phối tử này bởi phối tử khác được gọi là phản ứng thế phối tử của phức chất. Quá trình này xảy ra thuận lợi khi phức chất mới được hình thành bền hơn phức chất ban đầu.
Ví dụ 1:
$[\mathrm{P}\mathrm{t}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{X}}_4]{\phantom{X}}^{2-}(\mathrm{a}\mathrm{q})+\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{X}}_3(\mathrm{a}\mathrm{q})\stackrel{}{\to }[\mathrm{P}\mathrm{t}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{X}}_3(\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{X}}_3)]{\phantom{X}}^{-}(\mathrm{a}\mathrm{q})+\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{X}}^{-}(\mathrm{a}\mathrm{q})$
Ở phản ứng này, một phối tử $\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{X}}^{-}$ trong phức chất $[\mathrm{P}\mathrm{t}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{X}}_4]{\phantom{X}}^{2-}$ bị thế bởi một phối tử $\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{X}}_3$, tạo ra phức chất $[\mathrm{P}\mathrm{t}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{X}}_3(\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{X}}_3)]{\phantom{X}}^{-}$.
Ví dụ 2:
$[\mathrm{F}\mathrm{e}(\mathrm{H}{\phantom{X}}_2\mathrm{O}){\phantom{X}}_6]{\phantom{X}}^{2+}(\mathrm{a}\mathrm{q})+6\mathrm{C}\mathrm{N}{\phantom{X}}^{-}(\mathrm{a}\mathrm{q})\stackrel{}{\to }[\mathrm{F}\mathrm{e}(\mathrm{C}\mathrm{N}){\phantom{X}}_6]{\phantom{X}}^{4-}(\mathrm{a}\mathrm{q})+6\mathrm{H}{\phantom{X}}_2\mathrm{O}(\mathrm{l})$
Ở phản ứng này, các phối tử $\mathrm{H}{\phantom{X}}_2\mathrm{O}$ trong phức chất $[\mathrm{F}\mathrm{e}(\mathrm{H}{\phantom{X}}_2\mathrm{O}){\phantom{X}}_6]{\phantom{X}}^{2+}$ bị thế bởi phối tử $\mathrm{C}\mathrm{N}{\phantom{X}}^{-}$, tạo ra phức chất $[\mathrm{F}\mathrm{e}(\mathrm{C}\mathrm{N}){\phantom{X}}_6]{\phantom{X}}^{4-}$.
Ví dụ 3:
$[\mathrm{C}\mathrm{u}(\mathrm{H}{\phantom{X}}_2\mathrm{O}){\phantom{X}}_6]{\phantom{X}}^{2+}(\mathrm{a}\mathrm{q})+4\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{X}}^{-}(\mathrm{a}\mathrm{q})\stackrel{}{\to }[\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{X}}_4]{\phantom{X}}^{2-}(\mathrm{a}\mathrm{q})+6\mathrm{H}{\phantom{X}}_2\mathrm{O}(\mathrm{l})$
Ở phản ứng này, các phối tử $\mathrm{H}{\phantom{X}}_2\mathrm{O}$ trong phức chất $[\mathrm{C}\mathrm{u}(\mathrm{H}{\phantom{X}}_2\mathrm{O}){\phantom{X}}_6]{\phantom{X}}^{2+}$ bị thế bởi phối tử $\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{X}}^{-}$, tạo ra phức chất $[\mathrm{C}\mathrm{u}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{X}}_4]{\phantom{X}}^{2-}$.

Trong y học, nhiều phức chất có khả năng chữa trị hoặc kiểm soát bệnh.
Ví dụ: Phức chất được dùng làm thuốc chữa bệnh ung thư với tên gọi thương phẩm là cisplatin có cấu tạo như sau:

Trong công nghiệp hoá chất, nhiều hợp chất hoá học được điều chế khi có mặt chất xúc tác là phức chất.

Ví dụ: Phản ứng ghép mạch carbon sử dụng xúc tác là phức chất $[\mathrm{P}\mathrm{d}(\mathrm{P}(\mathrm{C}{\phantom{X}}_6\mathrm{H}{\phantom{X}}_5){\phantom{X}}_3){\phantom{X}}_4]$.
Trong hoá học, phức chất được dùng để nhận biết và xác định hàm lượng các ion kim loại chuyển tiếp trong dung dịch.
Ví dụ: Phức chất $[\mathrm{A}\mathrm{g}(\mathrm{N}\mathrm{H}{\phantom{X}}_3){\phantom{X}}_2]{\phantom{X}}^{+}$ để phân biệt aldehyde với ketone.