nghiên cứu quá trình tổng hợp phức đioxalatomanganat (ii) kali

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
KHOA HÓA
NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên : PHẠM HOÀNG PHƢƠNG THÚY
Lớp : 08CHP
1. Tên đề tài: Nghiên cứu quá trình tổng hợp phức đioxalatomanganat (II) kali.
2. Nguyên liệu, dụng cụ và thiết bị:
Nguyên liệu:
– Tinh thể muối mangan sunfat MnSO
4
.H
2
O.
– Tinh thể muối kali oxalate K
2
C
2
O
4
.H
2
O.
– Rƣợu etylic tuyệt đối.
– Nƣớc cất 2 lần.
Dụng cụ:
– Bình định mức dung tích 100ml, 250ml.
– Pipet các loại.
– Cốc thủy tinh dung tích 100ml, 250ml.
– Giấy lọc.

Thiết bị:
– Cân phân tích.
– Bộ lọc chân không.
– Máy đo UV – 1600PC.
– Máy đo phổ hồng ngoại FTIR – 8400S hiệu Shimazu ( Nhật).
3. Nội dung nghiên cứu:
Khảo sát các điều kiện tối ƣu cho quá trình tổng hợp phức
đioxalatomanganat (II) kali: nồng độ ion trung tâm; tỷ lệ thể tích ion trung tâm /
phối tử; thể tích rƣợu etylic; thời gian phản ứng.
Từ các điều kiện đã nghiên cứu, đƣa ra quy trình tổng hợp phức
đioxalatomanganat (II) kali.
Nghiên cứu xác định thành phần phức đã tổng hợp đƣợc bằng phƣơng
pháp hấp thụ electron UV – VIS và phƣơng pháp phổ hồng ngoại IR.
4. Giáo viên hƣớng dẫn: ThS. Ngô Thị Mỹ Bình, cán bộ giảng dạy bộ môn Hóa vô
cơ – Khoa Hóa – trƣờng Đại học Sƣ phạm Đà Nẵng.
5. Ngày giao đề tài: Ngày 20 tháng 12 năm 2011.
6. Ngày hoàn thành: Ngày 20 tháng 5 năm 2012.

Chủ Nhiệm Khoa Giáo viên hƣớng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)






Sinh viên đã hoàn thành và nộp báo cáo cho Khoa ngày 25 tháng 05 năm
2012.
Kết quả điểm đánh giá:………
Ngày.… tháng… năm 2012.

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
(Ký và ghi rõ họ tên)

















Đà Nẵng, ngày 20 tháng 05 năm 2012
Sinh viên
Phạm Hoàng Phƣơng Thúy


Trong suốt quá trình làm khóa luận tốt nghiệp, với lòng biết
ơn sâu sắc em xin gởi đến cô giáo – Thạc sĩ Ngô Thị Mỹ Bình lời
cảm ơn chân thành nhất. Vì với sự giúp đỡ, hƣớng dẫn tận tình của
cô đã giúp em hoàn thành tốt bài luận văn này.
Qua đây, em cũng xin cảm ơn các thầy, cô giáo giảng dạy bộ
môn và các thầy cô công tác tại phòng thí nghiệm khoa Hóa – trƣờng

Đại học Sƣ phạm Đà Nẵng đã truyền đạt kiến thức, tạo mọi điều kiện
thuận lợi cho em trong 4 năm học tập và nghiên cứu tại trƣờng.
Một phần không thể quên trong suốt 4 năm đại học là tình
cảm chân thành, tình đoàn kết của các bạn sinh viên lớp 08CHP đã
động viên, giúp đỡ em vƣợt qua rất nhiều khó khăn trong học tập
cũng nhƣ trong cuộc sống. Xin gởi đến các bạn lời cảm ơn sâu sắc
nhất từ trái tim của mình.
Em cũng xin gởi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bố mẹ
đã tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt luận văn này.
Mặc dù đã nỗ lực hết mình nhƣng do khả năng, kiến thức và
thời gian có hạn nên có thể trong đề tài không tránh khỏi những thiếu
sót, em kính mong quý thầy cô góp ý, chỉ dẫn, giúp đỡ em thêm.
Em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC
Lời mở đầu 1
1. Lý do chọn đề tài 1
2. Mục đích nghiên cứu 2
3. Nhiệm vụ nghiên cứu 2
4. Phƣơng pháp nghiên cứu 2
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3
1.1. Giới thiệu về phức chất [1], [2], [5], [12] 3
1.1.1. Sơ lược về sự nghiên cứu phức chất và ý nghĩa của nó 3
1.1.2. Các định nghĩa 4
1.1.2.1. Ion phức 4
1.1.2.2. Phức chất 4
1.1.2.3. Ion trung tâm (Ký hiệu là M) 4
1.1.2.4. Phối tử (Ký hiệu là L) 5
1.1.2.5. Cầu nội – Cầu ngoại 5
a. Cầu nội 5

b. Cầu ngoại 6
1.1.2.6. Sự phối trí – Số phối trí – Dung lượng phối trí 6
1.1.3. Phân loại 7
1.1.3.1. Dựa vào loại hợp chất 7
1.1.3.2. Dựa vào dấu điện tích của ion phức 7
1.1.3.3. Dựa vào bản chất của phối tử 7
1.1.3.4. Dựa vào cấu trúc của cầu nội phức 8
1.1.4. Tính chất 9
1.1.4.1. Sự phân ly (điện ly) của phức chất trong dung dịch nước 9
1.1.4.2. Tính oxy hóa – khử của phức chất 9
1.1.4.3. Tính axit – bazơ của phức chất 10
1.2. Vai trò của phức chất [3] 10
1.2.1. Vai trò của phức chất trong hóa học 10
1.2.1.1. Phức chất trong hóa học phân tích 10
1.2.1.2. Phức chất trong hóa học vô cơ 11
1.2.1.3. Phức chất trong hóa y dược 11
1.2.2. Vai trò của phức chất trong các lĩnh vực khác 12
1.3. Giới thiệu về kim loại mangan và khả năng tạo phức của Mn
2+
[1], [10],
[11] 12
1.3.1. Giới thiệu về kim loại mangan 12
1.3.1.1. Cấu tạo và tính chất vật lý 12
1.3.1.2. Tính chất hóa học 13
1.3.1.3. Trạng thái thiên nhiên – Đồng vị 14
1.3.1.4. Ứng dụng 15
1.3.2. Khả năng tạo phức của Mn
2+
15
1.3.2.1. Giới thiệu về MnSO

4
15
1.3.2.2. Khả năng tạo phức của Mn
2+
16
1.4. Giới thiệu về kali oxalate 17
1.5. Giới thiệu về phức tổng hợp đioxalatomanganat (II) kali 18
1.6. Một số phƣơng pháp tổng hợp phức và nghiên cứu xác định thành phần
của phức [4], [5], [6], [7], [9] 19
1.6.1. Phương pháp tổng hợp phức 19
1.6.2. Các phương pháp xác định thành phần của phức 19
1.6.2.1. Phương pháp trọng lượng 19
1.6.2.2. Một số phương pháp hóa học xác định thành phần phức chất 20
1.6.2.3. Phương pháp phân tích nhiệt 20
1.6.2.4. Các phương pháp phổ xác định thành phần phức chất 21
a. Phương pháp phổ hồng ngoại IR 22
b. Phương pháp phổ hấp thụ electron UV-VIS 25
c. Phương pháp phổ khối lượng ion hóa electron 26
CHƢƠNG 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28
2.1. Giới thiệu hóa chất, dụng cụ, thiết bị 28
2.1.1. Hóa chất 28
2.1.2. Dụng cụ 28
2.1.3. Thiết bị 28
2.2. Pha các loại dung dịch 28
2.2.1. Dung dịch MnSO
4
với các nồng độ 28
2.2.2. Dung dịch K
2
C

2
O
4
bão hòa 29
2.3. Khảo sát các điều kiện tối ƣu của quá trình tổng hợp phức K
2
[Mn(C
2
O
4
)
2
] 30
2.3.1. Quy trình tổng hợp phức K
2
[Mn(C
2
O
4
)
2
] 30
2.3.2. Khảo sát nồng độ dung dịch MnSO
4
32
2.3.3. Khảo sát tỷ lệ thể tích dung dịch MnSO
4
/ K
2
C

2
O
4
32
2.3.4. Khảo sát dung dịch rượu etylic 33
2.3.5. Khảo sát thời gian phản ứng 33
2.4. Tổng hợp phức 33
2.5. Nghiên cứu thành phần của phức bằng phƣơng pháp phổ hấp thụ electron
UV-VIS và phổ hồng ngoại IR 34
2.5.1. Phương pháp phổ hấp thụ electron UV-VIS 34
2.5.1.1. Cách tiến hành 34
2.5.1.2. Cách ghi phổ 34
2.5.2. Phương pháp phổ hồng ngoại IR 34
2.5.2.1. Cách tiến hành 34
2.5.2.2. Cách ghi phổ 35
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 37
3.1. Kết quả khảo sát các điều kiện tối ƣu của quá trình tổng hợp phức 37
3.1.1. Kết quả khảo sát nồng độ dung dịch MnSO
4
tối ưu 37
3.1.2. Kết quả khảo sát tỷ lệ thể tích dung dịch MnSO
4
/ K
2
C
2
O
4
38
3.1.3. Kết quả khảo sát dung dịch rượu etylic 39

3.1.4. Kết quả khảo sát thời gian phản ứng 40
3.2. Quy trình tổng hợp phức tối ƣu 41
3.3. Kết quả nghiên cứu thành phần phức K
2
[Mn(C
2
O
4
)
2
] bằng phổ hấp thụ
electron UV-VIS và phổ hồng ngoại IR 42
3.3.1. Kết quả phổ hấp thụ electron UV-VIS 42
3.3.2. Kết quả phổ hồng ngoại của phức 43
KẾT LUẬN 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO 47

DANH MỤC CÁC BẢNG

STT
NỘI DUNG
Trang
2.1
Nồng độ dung dịch và khối lượng MnSO
4
.H
2
O
29
2.2
Tỷ lệ thể tích của dung dịch MnSO
4
/ K
2

C
2
O
4
và thể tích cần lấy
33
3.1
Kết quả khảo sát nồng độ dung dịch MnSO
4
tối ưu
37
3.2
Kết quả khảo sát tỷ lệ thể tích dung dịch MnSO
4
/ K
2
C
2
O
4

38
3.3
Kết quả khảo sát dung dịch rượu etylic
39
3.4
Kết quả khảo sát thời gian phản ứng
40
3.5
Các dao động đặc trưng của phức K

2
[Mn(C
2
O
4
)
2
]
44
















DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ

STT
NỘI DUNG
Trang

1.1
Kim loại Mn
12
1.1.
Tinh thể MnCl
2

13
1.3
Khoáng manganite
14
1.4
Khoáng rhodochrosite
14
1.5
Khoáng hausmanite
14
1.6
Khoáng pirolusite
14
1.7
Tinh thể MnSO
4
.H
2
O
16
1.8
Tinh thể K
2

C
2
O
4

17
1.9
Công thức cấu tạo của K
2
C
2
O
4

17
1.10
Cấu trúc không gian của ion C
2
O
4
2-

18
1.11
Công thức cấu tạo của phức đioxalatomanganat (II) kali
18
1.12
Cấu trúc không gian của phức đioxalatomanganat (II) kali
19
1.13

Dạng các đường T, DTA, TG trên giản đồ nhiệt
21
1.14
Phổ hồng ngoại của:
⎯⎯
Cu
2
(ac)
4
.2H
2
O; Cr
2
(ac)
4
.2H
2
O
24
1.15
Phổ hồng ngoại của các phức chất hexaammin kim loại:
⎯⎯
[Co(NH
3
)
6
]Cl
3
;
.

−
.
−
.
− [Cr(NH
3
)
6
]Cl
3
; [Ni(NH
3
)
6
]Cl
2

24
1.16
Phổ hồng ngoại của:
⎯⎯
Ni(gly)2.2H
2
O; Ni(gly)
2

25
1.17
Sơ đồ nguyên lý của máy ghi phổ hấp thụ electron UV – VIS
26

2.1
Dung dịch MnSO
4
1M
29
2.2
Dung dịch K
2
C
2
O
4
1.6M
30
2.3
Dung dịch sau khi thêm rượu etylic
31
2.4
Phức đang ngâm trong nước đá
31
2.5
Phức đang lọc trên phễu Buchner
31
2.6
Phức sau khi lọc xong
32
2.7
Phức K
2
[Mn(C

2
O
4
)
2
] dạng rắn
33
2.8
Máy UV – 1600PC
34
2.9
Phức K
2
[Mn(C
2
O
4
)
2
] dạng viên
35
2.10
Máy quang phổ hồng ngoại FTIR – Model 8400S
36
3.1
Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc hiệu suất tổng hợp vào nồng độ MnSO
4

37
3.2

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc hiệu suất tổng hợp vào tỷ lệ thể tích dung
dịch MnSO
4
/ K
2
C
2
O
4

38
3.3
Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc hiệu suất tổng hợp vào thể tích rượu etylic
39
3.4
Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc hiệu suất tổng hợp vào thời gian phản ứng
40
3.5
Quy trình tổng hợp phức K
2
[Mn(C
2
O
4
)
2
]
41
3.6
Phổ UV – VIS của MnSO

4
42
3.7
Phổ UV – VIS của dung dịch phức
43
3.8
Phổ IR của phức K
2
[Mn(C
2
O
4
)
2
]
44
1


1. Lý do chọn đề tài
Trong những năm trƣớc đây, hóa học về phức chất chƣa đƣợc nhiều nhà
khoa học trên thế giới quan tâm vì nó ít có ứng dụng nhiều trong thực tế. Thế
nhƣng, trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển không ngừng của nền kinh
tế thì ngành hóa học phức chất đã có những đóng góp to lớn và quan trọng cho
nhiều ngành khoa học kỹ thuật và đời sống…
Nhƣ trong hóa phân tích, phức chất đóng vai trò quan trọng trong việc phát
triển các phƣơng pháp phân tích định tính và định lƣợng.
Ý nghĩa thực tế của phức chất còn thể hiện rõ rệt hơn nhiều khi ứng dụng
chúng vào trong điều chế các kim loại tinh khiết hóa học, trong việc tách đa số
nguyên tố hiếm, các kim loại quý… Đặc biệt, trong khoảng hơn 20 năm trở về đây

hóa học phức chất của các nguyên tố đất hiếm với các aminoaxit đang phát triển
mạnh mẽ.
Phức chất còn dùng làm xúc tác và là sản phẩm trung gian trong tổng hợp
hữu cơ. Nó còn sử dụng trong việc loại trừ độ cứng của nƣớc, dùng trong mạ điện
và thuộc da.
Hơn nữa, nhu cầu của con ngƣời về việc tạo màu trang trí cho gốm sứ đã
đƣợc quan tâm nghiên cứu và ngày càng yêu cầu cao hơn về chất lƣợng và thẩm
mỹ. Việc sử dụng chất màu trang trí cho gốm sứ đã đƣợc các hãng sản xuất nhƣ
Itaca (Tây Ban Nha), Ferro (Italia) … nghiên cứu và áp dụng vào sản xuất. Ở Việt
Nam, đã có một số công ty đầu tƣ dây chuyền sản xuất gach granit nhân tạo có sử
dụng dung dịch chất màu nhƣ công ty Thạch Bàn (Hà Nội) … Tuy nhiên, những
chất màu đƣợc sử dụng trong công nghệ này đều phải nhập ngoại nên giá thành cao.
Vì vậy, việc nghiên cứu, tổng hợp các chất màu để trang trí cho gốm sứ là vấn đề
cần thiết.
Do đó, không những về mặt lý thuyết hóa học mà ngay cả những ứng dụng
trong thực tế, các hợp chất phức ngày càng đƣợc sử dụng rộng rãi hơn.
2

Khi nghiên cứu về sự tạo phức của các ion kim loại, ngƣời ta nhận thấy các
ion kim loại nhóm B có khả năng tạo phức lớn hơn và màu bền hơn nhiều so với
các kim loại thuộc nhóm A. Thế nên, để điều chế các phức chất có thể làm chế
phẩm tạo màu cho grannit nhân tạo ngƣời ta đã tiến hành tổng hợp phức chất của
một số kim loại chuyển tiếp với các phối tử. Trƣớc đây, ở trong nƣớc cũng đã có vài
đề tài tổng hợp phức chất dùng làm chất màu cho gốm sứ, ví dụ nhƣ các đề tài của
tác giả Lê Phi Thúy cùng các đồng sự khác nhƣ : điều chế phức kali coban tactrat;
phức chất của Fe(III) với axit tactric; phức fomiat của Cr(III), Fe(III), Co(II), Ni(II),
… Trong đó, mangan cũng là một nguyên tố kim loại nhóm 3d phổ biến có khả
năng tạo phức bền với rất nhiều phối tử tạo ra phức màu. Để hiểu rõ hơn về cơ chế
tạo phức, cũng nhƣ phƣơng pháp tổng hợp phức Mn
2+

tối ƣu nhất em chọn đề tài:
“Nghiên cứu quá trình tổng hợp phức đioxalatomanganat (II) kali”.

2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu quá trình tổng hợp phức để đƣa ra quy trình tổng hợp phức
đioxalatomanganat (II) kali – K
2
[Mn(C
2
O
4
)
2
] tối ƣu.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
Khảo sát các điều kiện tối ƣu cho quá trình tổng hợp phức
đioxalatomanganat (II) kali – K
2
[Mn(C
2
O
4
)
2
].
Từ các điều kiện đã nghiên cứu, đƣa ra quy trình tổng hợp phức
đioxalatomanganat (II) kali.
Nghiên cứu xác định thành phần phức đã tổng hợp bằng phƣơng pháp hấp
thụ electron UV – VIS và phƣơng pháp phổ hồng ngoại IR.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu

Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết: tham khảo các tài liệu liên quan đến phức
chất trên sách, báo và mạng …
Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm: phƣơng pháp tổng hợp phức và
phƣơng pháp xác định thành phần phức chất.
3

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Giới thiệu về phức chất [1], [2], [5], [12]
1.1.1. Sơ lược về sự nghiên cứu phức chất và ý nghĩa của nó
– Số lƣợng phức chất rất nhiều, đa dạng; ứng dụng của phức chất cũng rất
rộng rãi trong các ngành kinh tế, khoa học, đời sống … Vì vậy, nghiên cứu phức
chất có tầm quan trọng và ý nghĩa rất lớn đối với hóa học hiện đại.
– Thông qua việc nghiên cứu phức chất, có thể hiểu đƣợc hóa lập thể, trạng
thái của các chất trong dung dịch, cơ chế phản ứng … Các kết quả nghiên cứu phức
chất không những có ý nghĩa rất lớn về mặt lý thuyết mà còn cả về mặt ứng dụng
thực tế. Vì thế, vào đầu thế kỷ XVIII, hóa học phức chất đã bắt đầu phát triển và
ngày càng mở rộng phạm vi nghiên cứu ở nhiều nƣớc trên thế giới.
– Khoảng năm 1798, Tassaer tình cờ tổng hợp đƣợc phức chất đầu tiên ứng
với công thức CoCl
3
.6NH
3
theo sơ đồ phản ứng:

CoCl
2
+ NH
4
Cl + NH
3

CoCl
3
.6NH
3
+ CoCl
3
.5NH
3
.H
2
O + CoCl
3
.5NH
3

Vàng Đỏ gạch Đỏ tía
tất cả các dạng tinh thể hyđrat của CoCl
3
đều ở trạng thái rắn, có độ tan khác nhau.
Dựa vào đó có thể tách chúng ra khỏi nhau.
– Ở nhiều nƣớc, nhƣ NaUy, Thụy Điển, Đan Mạch … ngƣời ta chú trọng
nghiên cứu hóa lập thể, động học của các phản ứng tạo phức, cân bằng phức trong
dung dịch nƣớc. Việc nghiên cứu sự tạo phức trong những dung dịch không nƣớc
cũng đƣợc thực hiện có hệ thống trong khoảng hơn 30 năm gần đây nhƣ công trình
của: Trần Thị Bình – Khảo sát cân bằng của các phức hỗn hợp với iodua của các
dioxin Co(III) trong những dung dịch không nƣớc – Luận án PTS, Budapest, 1972
hay Gutmann, V: Coordination chemistry in Non – Aqueoas Solutions – Springer,
Wien – New York, 1968 …
– Ở các nƣớc Áo, Mỹ, Pháp thì chủ yếu là nghiên cứu tính chất quang phổ
của phức chất ở trạng thái rắn và dung dịch. Ở trạng thái rắn, ngƣời ta nghiên cứu

các phƣơng pháp tổng hợp, cấu trúc và tính chất của chúng; còn ở trạng thái dung
dịch thì nghiên cứu các trạng thái cân bằng, độ bền của phức chất, cơ chế phản ứng.
O
2
(KK)
4

– Các nhà hóa học Anh lại áp dụng thuyết trƣờng phối tử vào việc nghiên
cứu phức chất; tổng hợp và nghiên cứu cấu trúc tinh thể của chúng bằng các phƣơng
pháp vật lý.
– Ở Liên Xô cũ, việc nghiên cứu phức chất cũng phát triển mạnh, khá toàn
diện.
– Cùng với các sách chuyên khảo, đã có rất nhiều công trình đƣợc công bố
về lý thuyết, ứng dụng thực tế của các hợp chất phối trí trong các tạp chí hóa học.
– Còn ở nƣớc ta, đặc biệt trong khoảng 10 năm trở lại đây, các kết quả của
nhiều công trình nghiên cứu cơ bản, ứng dụng của phức chất đã đƣợc báo cáo tại
Hội nghị Hóa học toàn quốc và quốc tế tổ chức tại Hà Nội. Các kết quả đó không
những góp phần bổ sung cho lý thuyết về các hợp chất phối trí mà còn làm giàu
thêm khả năng ứng dụng tiềm tàng vốn có của nó càng phong phú hơn.
1.1.2. Các định nghĩa
1.1.2.1. Ion phức
– Ion phức là những ion đƣợc tạo thành bằng cách kết hợp các ion hay
nguyên tử kim loại hoặc không kim loại với các phân tử trung hòa hoặc các anion.
Ví dụ 1: CuSO
4
+ 4NH
3
[Cu(NH
3
)

4
]SO
4

[Cu(NH
3
)
4
]SO
4
[Cu(NH
3
)
4
]
2+
+ SO
4
2-
Ion [Cu(NH
3
)
4
]
2+
đƣợc gọi là ion phức.
1.1.2.2. Phức chất
– Phức chất là những hợp chất hóa học mà phân tử có chứa ion dƣơng hoặc
âm có khả năng tồn tại trong dung dịch cũng nhƣ trong tinh thể, kết hợp với các ion
trái dấu (gọi là cầu ngoại).

Ví dụ 2: [Co(NH
3
)
6
]Cl
3

Cầu nội Cầu ngoại
1.1.2.3. Ion trung tâm (Ký hiệu là M)
– Trong ion phức có một ion hay một nguyên tử trung hòa chiếm vị trí trung
tâm gọi là ion trung tâm hay nguyên tử trung tâm hoặc gọi là chất tạo phức.
Ví dụ 3: Trong [HgI
4
]
2-
nguyên tử trung tâm là Hg
2+
.
5

1.1.2.4. Phối tử (Ký hiệu là L)
– Trong ion phức có những ion (anion) hay những phân tử trung hòa liên kết
trực tiếp xung quanh, sát ngay nguyên tử trung tâm gọi là phối tử.
Ví dụ 4: Trong [HgI
4
]
2-
thì I
-
là phối tử.

– Những phối tử anion thƣờng gặp nhƣ: F
-
, Cl
-
, I
-
, OH
-
, CN
-
, SCN
-
, NO
2
-
,
S
2
O
3
2-
, C
2
O
4
2-
… Những phối tử là phân tử thƣờng gặp nhƣ: H
2
O, NH
3

, NO, Pyridin
(C
5
H
5
N), etylendiamin (H
2
N-CH
2
-CH
2
-NH
2
) …
– Dựa vào số nguyên tử mà phối tử có thể phối trí quanh nguyên tử trung
tâm, ngƣời ta chia phối tử ra làm 2 loại:
* Phối tử đơn càng: là phối tử chỉ có khả năng tạo ra một liên kết với ion
trung tâm nhƣ H
2
O, NH
3
, Cl
-
, NO
2
-
…
* Phối tử đa càng: là những phối tử tạo đƣợc 2 hay nhiều liên kết với ion
trung tâm nhƣ C
2

O
4
2-
, En (H
2
N-CH
2
-CH
2
-NH
2
) …
Ví dụ 5:
2+
NH
3
: Phối tử đơn
càng


2+
En: Phối tử đa càng



1.1.2.5. Cầu nội – Cầu ngoại
a. Cầu nội
– Nguyên tử trung tâm và phối tử tạo thành cầu phối trí nội của phức, gọi tắt
là cầu nội. Cầu nội thƣờng đƣợc viết trong dấu ngoặc vuông trong công thức của
phức.

Cu
H
2
C

– H
2
N
NH
2
– CH
2

NH
2
– CH
2

H
2
C

– H
2
N
Cu
H
2
C

– H
2
N
NH
2
– CH
2

NH
2
– CH
2

H
2
C

– H
2
N
H
3
N
NH
3

NH
3

H

3
N
Cu
6

– Cầu nội có thể là cation nhƣ [Al(H
2
O)
6
]
3+
hoặc là anion nhƣ [SiF
6
]
2-
hoặc
có thể là phân tử trung hòa điện không phân ly trong dung dịch nhƣ [Pt(NH
3
)
2
Cl
2
]
…
– Tổng điện tích các thành phần trong cầu nội tạo nên điện tích cầu nội trong
phức chất.
b. Cầu ngoại
– Những ion không tham gia vào cầu nội, ở khá xa nguyên tử trung tâm và
liên kết kém bền vững với nguyên tử trung tâm (có vai trò làm trung hòa điện tích
với ion phức), hợp thành cầu ngoại của phức.

Ví dụ 6: [Mn(C
2
O
4
)
2
]K
2


Cầu nội Cầu ngoại
1.1.2.6. Sự phối trí – Số phối trí – Dung lượng phối trí
– Sự sắp xếp các phối tử xung quanh ion trung tâm gọi là sự phối trí.
– Số phối trí là tổng số liên kết mà phối tử liên kết trực tiếp với nguyên tử
trung tâm.
* Mức oxi hóa của ion trung tâm hoặc những ô lƣợng tử hóa trị còn
trống sẽ quyết định số phối trí.
Ví dụ 7: Mức oxi hóa M
+n
: +1 +2 +3 +4
Số phối trí đặc trƣng: 2 4 (6) 6 (4) 8
(Số phối trí trong ngoặc đơn ít gặp)
+ Số phối trí 2: Đặc trƣng với Ag
+
, Cu
+
…
+ Số phối trí 6: Đặc trƣng với Pt
4+
, Cr

3+
, Co
3+
, Fe
3+
…
* Những số phối trí vừa nêu ứng với sự bão hòa cực đại cầu phối trí.
Nhƣng trong dung dịch không phải bao giờ cũng đủ điều kiện cho sự bão hòa phối
trí, khi đó số phối trí nhỏ hơn.
* Một cách tổng quát, số phối trí phụ thuộc vào: điện tích ion trung tâm,
bản chất phối tử, trạng thái tập hợp, nồng độ phối tử, điều kiện nhiệt động.
Ví dụ 8: Với 1 ion trung tâm Cu
2+
thì với phối tử H
2
O ion Cu
2+
có số
phối trí là 4 ([Cu(H
2
O)
4
]SO
4
) nhƣng với phối tử etylendiamin (En: H
2
N-CH
2
-CH
2

-
7

NH
2
) thì Cu
2+
lại có số phối trí là 6 ([Cu(En)
3
]
2+
). Điều này đƣợc giải thích vì phân
tử “En” chiếm 2 vị trí phối trí nhờ 2 đôi điện tử hóa trị chƣa chia xẻ trên nitơ.
– Dung lượng phối trí là số liên kết mà một phối tử liên kết với ion trung
tâm.
Ví dụ 9: Phối tử “En” có dung lƣợng phối trí là 2.
1.1.3. Phân loại
– Có nhiều cách khác nhau để phân loại các phức chất:
1.1.3.1. Dựa vào loại hợp chất
* Axit phức: H
2
[SiF
6
], H[AuCl
4
], H
2
[PtCl
6
] …

* Bazo phức: [Ag(NH
3
)
2
]OH, [CoEn
3
](OH)
3
…
* Muối phức: K
2
[HgI
4
], H
2
[Cr(H
2
O)
6
]Cl
3
…
1.1.3.2. Dựa vào dấu điện tích của ion phức
* Phức chất cation: [Cu(H
2
O)
4
]SO
4
, [Co(NH

3
)
5
Cl]SO
4
…
* Phức chất anion: K
3
[Mn(C
2
O
4
)
2
], NH
4
[Co(NH
3
)
2
(NO
2
)
4
] …
* Phức chất trung hòa: [Pt(NH
3
)
2
Cl

2
], [Co(NH
3
)
3
Cl
3
], [Fe(Co)
5
] …
1.1.3.3. Dựa vào bản chất của phối tử
* Phức chất aquơ, phối tử là H
2
O: [Co(H
2
O)
6
]SO
4
, [Cu(H
2
O)
4
](NO
3
)
2

…
* Phức chất amoniacat hay amminat, phối tử là NH

3
: [Ag(NH
3
)
2
]Cl,
[Co(NH
3
)
6
] Cl
3
, [Cu(NH
3
)
4
]SO
4
…
* Phức chất axit, phối tử là gốc của các axit khác nhau: K
3
[Mn(C
2
O
4
)
2
],
K
2

[PtCl
6
], K
4
[Fe(CN)
6
] …
* Phức chất hidroxo, phối tử là các nhóm OH
-
: K
3
[Al(OH
6
)] …
* Phức chất hidrua, phối tử là ion Hidrua: Li[AlH
4
)] …
* Phức chất cơ kim, phối tử là các gốc hữu cơ: Na[Zn(C
2
H
5
)
3
],
Li
3
[Zn(C
6
H
5

)
3
] …
* Phức chất π, phối tử là các phân tử chƣa bão hòa nhƣ: etylen, propilen,
butilen, stiren, axetilen, rƣợu allylic, cacbon oxyt, nito oxyt …:
K[PtCl
3
(C
2
H
4
)].H
2
O, [Cr(C
6
H
6
)
2
], [Ni(CO)
4
, K
2
[Fe(CN)
5
NO] …
8

1.1.3.4. Dựa vào cấu trúc của cầu nội phức
* Phức chất đơn nhân và nhiều nhân: Theo số nhân tạo thành phức chất

ngƣời ta phân biệt phức chất đơn nhân và nhiều nhân.
Ví dụ 10: Phức chất 2 nhân: [(NH
3
)
5
Cr – OH – Cr(NH
3
)
5
]Cl
5
, trong
đó 2 ion Cr (nguyên tử trung tâm) liên kết với nhau qua cầu nối OH.
 Đóng vai trò nhóm cầu nối là những tiểu phân có cặp electron
tự do: F
-
, Cl
-
, O
2-
, SO
4
2-
, NH
2-
, NH
2
-
…
 Phức chất nhiều nhân chứa nhóm cầu nối OH đƣợc gọi là phức

chất ol.
 Về mặt cấu trúc, nhóm cầu nối OH khác với nhóm hydroxyl
trong phức chất một nhân. Số phối trí của Oxi trong cầu nối ol bằng 3, còn trong
nhóm OH của phức chất một nhân bằng 2.
* Phức chất đơn giản và phức chất vòng: Dựa theo sự không có hay có
các vòng trong thành phần của phức chất ngƣời ta phân biệt phức chất đơn giản
(phối tử
chiếm một chỗ phối trí) và phức chất vòng. Hợp chất nội phức là một dạng của
phức chất vòng, trong đó cùng một phối tử liên kết với nguyên tử trung tâm bằng
liên kết cặp electron và bằng liên kết cho – nhận.
* Poliaxit đồng thể và dị thể: Poliaxit là những phức chất oxo nhiều nhân
chứa cầu nối oxi.
 Nếu axit chứa nhân của cùng một nguyên tố thì đó là poliaxit
đồng thể. Ví dụ, H
2
[– O – SiO
2
SiO
2
– O –]H
2
( Axit polimetasilixic).
 Trong poliaxit dị thể, nguyên tử oxi cầu nối kết hợp các
nguyên tử của các nguyên tố khác nhau. Ví dụ, H
3
[O
3
P – O – MoO
3
] ( Axit

photphomolipdic). Trong poliaxit dị thể có sự kết hợp các gốc axit của các nguyên
tố kim loại và phi kim.
 Về hình thức, có thể coi các poliaxit đồng thể và dị thể là sản
phẩm kết hợp các phân tử axit với anhidrit của nó hoặc với anhidrit của một axit
khác. Hai ví dụ nêu trên đƣợc coi là H
4
SiO
4
.SiO
2
và H
3
PO
4
.MoO
3
.
9

 Ứng dụng của các poliaxit nhiều trong hóa phân tích: Axit
heteropolivonframic là chất xúc tác tốt cho quá trình oxi hóa naftalen, hidro hóa
fenol và cho một số phản ứng khác. Phép xác định P, Si, Ge, As, Cs … cũng dựa
trên phản ứng tạo thành các hợp chất heteropolaxit tan và có màu.
1.1.4. Tính chất
1.1.4.1. Sự phân ly (điện ly) của phức chất trong dung dịch nước
– Trong phức chất nội và ngoại cầu có độ bền khác nhau, nội và ngoại cầu
liên kết với nhau bằng lực tĩnh điện do đó dễ bị phân ly khi cho phức chất tan trong
nƣớc.
* Phân ly sơ cấp: Tạo thành ion cầu nội và ion cầu ngoại, quá trình phân
ly xảy ra mạnh tƣơng tự sự phân ly của chất điện ly mạnh.

* Phân ly thứ cấp: Sự phân ly của ion cầu nội, quá trình phân ly yếu,
thuận nghịch tƣơng tự sự phân ly của chất điện ly yếu.
Ví dụ 11: Sự phân ly của [Ag(NH
3
)
2
]Cl trong nƣớc:
[Ag(NH
3
)
2
]Cl [Ag(NH
3
)
2
]
+
+ Cl
-
[Ag(NH
3
)
2
]
+
Ag
+
+ 2NH
3
– Sự phân ly của ion cầu nội đƣợc đặc trƣng bởi hằng số không bền của ion

phức K
kb
. K
kb
chỉ độ bền của ion phức trong dung dịch. K
kb
càng lớn thì phức chất
càng phân ly mạnh, ion phức càng kém bền.
– Đại đa số ion phức là chất kém điện ly, quá trình chuyển dịch mạnh về phía
trái (phía của quá trình tạo phức). Để chỉ khả năng tạo phức của ion trung tâm,
ngƣời ta dùng hằng số cân bằng của quá trình ngƣợc lại gọi là hằng số bền K
b
–
nghịch đảo của hằng số không bền K
kb
. Hằng số bền K
b
càng lớn thì phức càng bền.
K
b
= 1/ K
kb
.
1.1.4.2. Tính oxy hóa – khử của phức chất
– Trong phản ứng oxy hóa – khử luôn có 2 cặp oxy hóa – khử liên hợp và
phản ứng xảy ra theo chiều cặp oxy hóa – khử nào có thế khử cao thì dạng oxy hóa
của nó bị khử trƣớc.
Ví dụ 12: 2 Na[Au(CN)
2
] + Zn Na

2
[Zn(CN)
4
] + 2Au
* Với φ
0
Zn
2+
/
Zn
= – 0.76 V φ
0
Au
2+
/
Au
= 0.956 V
10

* Do đó, Au
+
bị khử: Au
+
+ 1e Au
0
* Nhƣ thế, quy luật này vẫn đúng với phức, chỉ khác là ion trung
tâm bị phối tử bao vây nên khó tham gia phản ứng hơn.
Ví dụ 13: CoCl
3
và phức [Co(NH

3
)
6
]Cl
3
thì trong không khí CoCl
3
dễ
chuyển về CoCl
2
hơn so với Co
3+
trong phức.
1.1.4.3. Tính axit – bazơ của phức chất
– Theo quan điểm axit – bazơ của Bronsted: “Axit là chất có khả năng cho
proton, bazơ là chất có khả năng nhận proton” thì tùy theo bản chất của phối tử mà
phức thể hiện tính axit hay bazơ khi ở trong nƣớc.
Ví dụ 14: [Pt(NH
3
)
6
]
4+
+ H
2
O [Pt(NH
3
)
5
(NH

2
)]
3+
+
H
3
O
+

Phức amiacat Phức amit
* Trong biến đổi này, một phân tử NH
3
mất 1 proton:
NH
3
+ H
2
O NH
2
+ H
3
O
+

[Pt(NH
3
)
5
(NH
2

)]
3+
+ H
2
O [Pt(NH
3
)
6
]
4+
+ OH
-

* Nhƣ vậy, phức amiacat và phức amit tạo thành cặp axit – bazơ liên
hợp.
1.2. Vai trò của phức chất [3]
Có thể nói phức chất kim loại nói chung và của nguyên tố d nói riêng phong
phú bao nhiêu thì ứng dụng của chúng rộng rãi bấy nhiêu. Tuy vậy, rất khó để liệt
kê hết nên chúng tôi chỉ trình bày những ứng dụng chủ yếu của chúng trong một số
lĩnh vực quan trọng.
1.2.1. Vai trò của phức chất trong hóa học
1.2.1.1. Phức chất trong hóa học phân tích
– Phần lớn phức chất nguyên tố d có màu đặc trƣng, đƣợc dùng trong phân
tích định tính, định lƣợng. Chẳng hạn, có thể phát hiện ion Fe
2+
bằng 2,2
’
–
đipyridin; 1, phenantrolin do chúng tạo ra phức chất màu đỏ [Fe(dipy)
3

]
2+
,
[Fe(phen)
3
]. Ion SCN
-
cũng là thuốc thử nhạy để định lƣợng và định tính ion Fe
3+

do tạo thành phức chất [Fe(SCN)
6
]
3-
màu đỏ máu. Hoặc phản ứng

Ni
2+
tạo phức
màu đỏ đặc trƣng với đimetyl glyoxim trong dung dịch NH
3
loãng có độ nhạy cao,
11

cho phép xác định một lƣợng rất nhỏ Ni
2+
trong dung dịch (một phần Ni
2+
trong
400.000 phần H

2
O) …
– Phức chất còn đƣợc dùng làm chất che để hạn chế ảnh hƣởng của một số
ion này đến các ion khác; chất chỉ thị của phản ứng oxi hóa khử …
1.2.1.2. Phức chất trong hóa học vô cơ
– Phức chất là một lĩnh vực nghiên cứu của hóa vô cơ, khi nghiên cứu kim
loại nhóm A ngƣời ta thấy rằng có một số kim loại có khả năng tạo phức nhƣ: Be,
Al … Nhƣng khả năng tạo phức của kim loại nhóm B lớn hơn và rộng hơn rất nhiều
so với kim loại nhóm A. Đây là một trong những điểm khác biệt giữa nguyên tố
điển hình và nguyên tố chuyển tiếp.
– Trong hóa vô cơ, đặc biệt là phần kim loại thì việc tách các kim loại dựa
vào phần lớn khả năng tạo phức của kim loại và màu của phức đó.
1.2.1.3. Phức chất trong hóa y dược
– Việc nghiên cứu phức chất là hết sức cần thiết đối với y học vì phức chất
có ý nghĩa to lớn trong hoạt động sống của sinh vật.
– Trong cơ thể động vật và thực vật, phức chất thực hiện các chức năng rất
khác nhau nhƣ: tích lũy và chuyển dịch các chất khác nhau, chuyển năng lƣợng,
trao đổi và khóa các nhóm chức; tham gia các phản ứng oxy hóa – khử; hình thành
và tách các liên kết hóa học …
* Ví dụ, với hemoglobin – thành phần quan trọng trong máu – nó gồm
chất protein globin và hợp chất màu hemo – là một phức chất rất phức tạp mà
nguyên tử trung tâm là sắt (Fe). Fe, nhƣ đã biết, là nguyên tố dễ thay đổi mức oxi
hóa. Do đó, hemoglobin dễ có khả năng phối trí với oxi và dễ cung cấp oxi cho các
mô.
* Hay, clorofin là chất diệp lục của thực vật – cũng là một phức có cấu
tạo tƣơng tự nhƣ hemoglobin nhƣng nguyên tử trung tâm là Mg.
* Ngoài ra, còn gặp phức trong các hợp chất nhƣ insulin – dẫn xuất của
Zn đƣợc dùng để chữa bệnh tiểu đƣờng; vitamin B
12
– dẫn xuất của Co; enzim –

dẫn xuất của Cu; phức cis – diclororrođiammin Pt (II) (còn gọi là cis – platin) đƣợc
tổng hợp nhiều vào cuối thế kỷ 19, dùng để chữa các khối u, bệnh ung thƣ …
12

Hình 2.1. Kim loại Mn
1.2.2. Vai trò của phức chất trong các lĩnh vực khác
– Trong kỹ thuật, ngƣời ta dùng Na
2
S
2
O
3
trong việc tráng phim ảnh, vì bạc
halogenua có trong thành phần nhũ tƣơng của phim ảnh không tan trong nƣớc,
nhƣng lại tan đƣợc trong dung dịch Na
2
S
2
O
3
do tạo ra phức chất [Ag(S
2
O
3
)
2
]
3-
tan
và bền.

– Trong sản xuất, nhiều phức chất đƣợc dùng làm chất xúc tác. Đã có rất
nhiều công trình đƣợc cấp bằng phát minh (trong đó có giải thƣởng Nobel) về việc
sử dụng các phức chất kim loại chuyển tiếp để chuyển hóa các hydrocacbon không
no thành polime, rƣợu, xeton, axit cacboxilic …
– Phức chất cũng đƣợc dùng trong kỹ nghệ nhuộm, thuộc da. Vào đầu thế kỷ
XVIII, Dies – Bach (ngƣời Đức) đã điều chế đƣợc thuốc vẽ màu xanh
KCN.Fe(CN)
2
.Fe(CN)
3
là một phức chất của Fe.
– Ngoài ra, ngƣời ta còn dùng các phản ứng tạo phức vào việc khử độ cứng
của nƣớc, mạ điện, chống ăn mòn kim loại …
1.3. Giới thiệu về kim loại mangan và khả năng tạo phức của Mn
2+
[1], [10],
[11]
1.3.1. Giới thiệu về kim loại mangan
1.3.1.1. Cấu tạo và tính chất vật lý
– Mangan là nguyên tố hóa học có ký hiệu Mn, nằm ở ô thứ 25, thuộc chu kỳ
4, nhóm VIIB trong bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleep.
– Mn có cấu hình electron là: [Ar]3d
5
4s
2
.
– Khối lƣợng nguyên tử: 54.938.
– Khối lƣợng riêng: 7.44g/cm
3
.

– Tỷ trọng: 7.44.
– Nhiệt độ nóng chảy: 1245
0
C.
– Nhiệt độ sôi: 2080
0
C.
– Về mặt cấu tạo, các dạng thù hình của
Mn đều kết tinh theo kiểu lập phƣơng. Mn
có 4 dạng thù hình:

13

Hình 1.3. Tinh thể MnCl
2

* α – Mn tồn tại ở nhiệt độ phòng, d = 7.21g/cm
3
, cứng và giòn.
* β – Mn tồn tại ở nhiệt độ 742 – 1070
0
C, d = 7.29g/cm
3
, cứng và giòn.
* γ – Mn tồn tại ở nhiệt độ 1070 – 1130
0
C, d = 7.21g/cm
3
, mềm và dẻo.
* δ – Mn tồn tại ở nhiệt độ trên 1030

0
C.
Dạng thù hình
α-Mn
β-Mn
γ-Mn
δ-Mn





Tinh thể
lập phƣơng
lập phƣơng
lập phƣơng
lập phƣơng
– Mn kim loại có màu trắng bạc hay xám nhạt; dạng bề ngoài của Mn giống
Fe, nhƣng Mn cứng, giòn và khó nóng chảy hơn Fe. Ngoài không khí, nó đƣợc phủ
bởi lớp màng oxit, lớp này ngăn chặn không cho Mn bị oxy hóa tiếp.
1.3.1.2. Tính chất hóa học
– Mn có thể tồn tại ở nhiều mức oxy hóa
khác nhau nhƣ: 0(Mn
2
(CO)
10
);
+1(K
5
[Mn(CN)

6
NO]); +2 (MnCl
2
); +3 (MnF
3
);
+4(MnO
2
); +5(K
3
MnO
4
); +6(K
2
MnO
4
); +7
(KMnO
4
) nhƣng số oxy hóa bền nhất và phổ biến
nhất của Mn là +2, +4 và +7. Trạng thái oxy hóa ổn
định nhất là Mn
+2
, nó có màu hồng nhạt.
– Mn tác dụng đƣợc với nhiều phi kim ở dạng bột, nhất là khi đun nóng nhƣ:
O
2
, F
2,
Cl

2
, S, N
2
, P, C, Si. Với O
2
, Mn tạo Mn
3
O
4
; với Cl
2
và F
2
tạo MnF
3
, MnF
4
,
MnCl
2
.
– Mn không tác dụng với H
2
O, kể cả khi đun nóng; nhƣng khi có mặt NH
4
Cl
, Mn lại dễ tan trong nƣớc vì nó ngăn kết tủa của Mn(OH)
2
.
Mn + 2H

2
O Mn(OH)
2
+ H
2

Mn(OH)
2
+ 2NH
4
+
Mn
2+
+ 2NH
3
+ 2H
2
O
– Mn tác dụng đƣợc với axit HNO
3
, H
2
SO
4
đặc, nóng, giải phóng các khí:
NO, NO
2
, SO
2
… ; tác dụng với HCl, H

2
SO
4
loãng giải phóng khí H
2
.
14

1.3.1.3. Trạng thái thiên nhiên – Đồng vị
– Trong thiên nhiên, Mn là nguyên tố tƣơng đối phổ biến, đứng hàng thứ 3
trong số các kim loại chuyển tiếp sau Fe và Ti. Trữ lƣợng của Mn trong vỏ trái đất
chiếm khoảng 0.95%.
– Mangan không tồn tại ở trạng thái tự do mà tồn tại chủ yếu trong các
khoáng vật. Khoáng vật chính của Mn là hausmanite (Mn
3
O
4
) chứa khoảng 72%
Mn, pirolusite (MnO
2
) chứa khoảng 63% Mn, braunit (Mn
2
O
3
), rhodochrosite và
manganite MnO
2
.Mn(OH)
2
.

– Trong cơ thể con ngƣời Mn có khoảng 4.10
– 10
% nằm trong tim, gan và
tuyến thƣợng thận, ảnh hƣởng đến sự trƣởng thành của cơ thể và sự tạo máu.
Hình 1.4. Khoáng manganite
Hình 1.5. Khoáng rhodochrosite
Hình 1.6. Khoáng hausmanite
Hình 1.7. Khoáng pirolusite