khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học

ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
KHOA HÓA HỌC

TIỂU LUẬN
KHẢO SÁT CÁC ỨNG DỤNG CỦA PHỨC CHẤT TRONG
PHÂN TÍCH HÓA HỌC

Giảng viên hướng dẫn
PGS.TS. Trần Ngọc Tuyền
Sinh viên thực hiện
Hoàng Ngọc Sỹ
Lớp: Hóa K36
Huế, 12/2014
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
A. ĐẶT VẤN ĐỀ 1
B. NỘI DUNG 2
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHỨC CHẤT 2
1.1. KHÁI NIỆM PHỨC CHẤT 2
1.2. CẤU TẠO CỦA PHỨC CHẤT 2
1.3. PHÂN LOẠI PHỨC CHẤT 4
1.3.1. Phân loại dựa vào phối tử tạo phức 4
1.3.2. Phân loại theo điện tích của ion phức 4
1.3.3. Phân loại phức chất theo số lượng ion trung tâm 5
1.4. TÍNH CHẤT CỦA PHỨC CHẤT 5
1.4.1. Sự phân ly của phức trong dung dịch nước 5
1.4.2. Tính oxy hóa – khử của phức chất 6
1.4.3. Tính acid – base của phức 6
CHƯƠNG 2: NHỮNG ỨNG DỤNG CỦA PHỨC CHẤT 6
2.1. VAI TRÒ CỦA PHỨC CHẤT TRONG PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH 6

2.1.1. Nhận biết ion kim loại 6
2.1.1.1. Thuốc thử Na3[Co(NO2)6] kết hợp với M+ (K+, Cs+, Ag+, Tl+, NH4+) cho phức rắn
có màu đặc trưng 7
2.1.1.2. Thuốc thử của ion Na+ 7
2.1.1.3. Thuốc thử của ion Fe2+ 7
2.1.1.4. Thuốc thử của ion Fe3+ 7
2.1.1.5. Thuốc thử của ion Cu2+ 8
2.1.1.6. Thuốc thử của ion Zn2+ 8
2.1.1.7. Thuốc thử của ion Ni2+ 8
2.1.1.8. Thuốc thử ion NH4+ 8
2.1.1.9. Thuốc thử của ion Hg22+ 9
2.1.1.10. Thuốc thử của ion Ag+ 9
2.1.1.11. Thuốc thử của ion Al3+ 9
2.1.1.12. Thuốc thử azocalixaren 10
2.1.2. Xác định nồng độ ion kim loại 12
2.1.3. Nhận biết phối tử 13
2.2. VAI TRÒ CỦA PHỨC CHẤT TRONG PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG 15
2.2.1. Chỉ thị trong phép chuẩn độ Complexon 15
2.2.2. Che các ion cản trở 18
2.2.3. Hòa tan các kết tủa khó tan, tách các ion 19
2.2.4. Ứng dụng của phức chất trong phương pháp trắc quang 19
C. KẾT LUẬN 22
D. TÀI LIỆU THAM KHẢO 23
Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học
A. ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong dung dịch, các ion kim loại tồn tại chủ yếu dưới dạng phức chất.
Các phức chất có độ bền khác nhau tùy thuộc vào bản chất của các ion kim
loại và phối tử. Do sự tạo thành phức chất bền mà một số tính chất của ion
kim loại (tính acid – base, oxy hóa – khử, khả năng tạo hợp chất ít tan,…) bị
thay đổi.

Sự phát triển của ngành hóa học phức chất đã có những đóng góp to lớn
và quan trọng cho nhiều ngành khoa học và kỹ thuật. Đặc biệt, trong hóa học
phân tích, phức chất là một lĩnh vực có nhiều ứng dụng, góp phần phát triển
các phương pháp phân tích định tính và định lượng các ion kim loại trong hỗn
hợp của chúng.
1
Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học
B. NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHỨC CHẤT
1.1. KHÁI NIỆM PHỨC CHẤT
 A. Werner: Phức chất là hợp chất phân tử nào bền trong dung dịch nước,
không phân hủy hoặc bị phân hủy rất ít ra các hợp phần tạo thành hợp chất
đó.
 A. Grinbe: Phức chất là những hợp chất phân tử xác định, khi kết hợp các
hợp phần của chúng lại thì tạo thành các ion phức tạp tích điện dương hay âm,
có khả năng tồn tại ở dạng tinh thể cũng như ở trong dung dịch. Trong trường
hợp riêng, điện tích của ion phức đó có thể bằng 0.
 K.B.Iaximirxki: Phức chất là những hợp chất tạo được các nhóm riêng biệt
từ các nguyên tử, ion hoặc nguyên tử với những đặc trưng:
- Có mặt của phối trí.
- Không phân li hoàn toàn trong dung dịch.
- Có thành phần phức tạp, số phối trí và số hóa trị không trùng nhau.
Tổng quát: Phức chất là hợp chất tạo thành giữa ion hay nguyên tử kim
loại M với các phối tử A là các phân tử hay ion khác. Phân tử hay ion phức
tương đối bền trong dung dịch. Số liên kết tạo thành giữa M với A nhiều hơn
hóa trị thông thường của M.
Ví dụ: [AgCl
2
]
-

, [Ag(NH
3
)
2
]
+
, [Co(NH
3
)
6
]
3+
, [Fe(CO)
5
]
1.2. CẤU TẠO CỦA PHỨC CHẤT
Công thức tổng quát phức là [ML
x
]
m
X
n.
2
Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học
Trong đó M là ion trung tâm, L là phối tử, X là các nhóm liên kết trong
với ion phức.
Ví dụ 1: [Zn(NH
3
)
4

]Cl
2
Cầu ngoại
Ion trung tâm Số phối trí
Phối tử
Cầu nội
M là acid Lewis vì có các orbital hóa trị đang còn trống, có thể các cặp
electron của các phân tử hay ion khác. Ion trung tâm thường là các nguyên tử
hay ion kim loại chuyển tiếp.
Phối tử A là base Lewis. A có cặp electron tự do. Ví dụ: CN
-
, H
2
O,
NH
3
…
Số phối trí là số nguyên tử hay nhóm nguyên tử liên kết trực tiếp với
nguyên tử trung tâm. SPT phụ thuộc vào bản chất của nguyên tử trung tâm và
phối tử.
Trong trường tinh thể, SPT là số nguyên tử hoặc ion gần nhất ở cách
đều một nguyên tử hoặc ion ngược dấu.
A. Werner gọi hiện tượng nguyên tử hay ion trung tâm hút các nguyên
tử hay ion của các nhóm nguyên tử bao quanh nó là sự phối trí. Còn số các
nguyên tử hoặc các nhóm liên kết trực tiếp với nguyên tử hay ion trung tâm
được gọi là số phối trí của nguyên tử hay ion trung tâm đó.
SPT thay đổi phụ thuộc vào bản chất của phối tử và vào bản chất của
ion kết hợp với ion phức. SPT còn phụ thuộc nhiệt độ , thường khi tăng nhiệt
độ thì tạo ra ion có SPT thấp hơn.Sự phối trí của các phối tử khác nhau đối
3

Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học
với ion kim loại làm tăng độ bền của trạng thái hóa trị cao nhất. Ví dụ, trong
các hợp chất đơn giản trạng thái lai hóa Co(III) kém bền, trong khi đó nhiều
phức chất của Co(III) có độ bền cao. Thông thường số phối trí lớn hơn số hóa
trị của ion trung tâm.
1.3. PHÂN LOẠI PHỨC CHẤT
1.3.1. Phân loại dựa vào phối tử tạo phức
- Phức hydrat (hay phức aqua): Phối tử là các phân tử nước như: [Cu(H
2
O)
4
]
(NO
3
)
2
, [Co(H
2
O)
6
]SO
4
,….
- Phức hydroxo: Phối tử là nhóm OH
-
như K
3
[Al(OH)
6
], [Zn(OH)

4
2-
- Phức aminat: Phối tử là amin như [Coen
3
]
3+
…
- Phức aminacat: Phối tử là ammoniac như [Ag(NH
3
)
2
]
+
, [Co(NH
3
)
6
]
3+
,…
- Phức acid: Phối tử là gốc acid như [CoF
6
]
3-
, [Fe(CN)
6
]
4-
,…
- Phức cacbonyl: Phối tử là CO như Fe(CO)

5
, Ni(CO)
4
,…
- Phức vòng: là phức trong đó phối tử liên kết với kim loại tạo thành vòng.
Những phối tử tạo phức vòng như C
2
O
4
2-
, EDTA, en,…
- Phức đa nhân: Là phức trong cầu nội có một số nguyên tử kim loại kết hợp
với nhau nhờ các nhóm cầu nối OH
-+
, -NH
2
, CO hoặc giữa hai nguyên tử M
với nhau.
- Phức chất cơ kim: Phối tử là các gốc hydrocacbon như [ZN(C
2
H
5
)
3
]
-
,
[Cr(C
6
H

5
)
6
]
3-
1.3.2. Phân loại theo điện tích của ion phức
- Phức chất cation: được tạo thành khi các phân tử trung hòa phối trí xung
quanhion trung tâm mang điện tích dương như [Zn(NH
3
)
4
]
2+
, [Al(H
2
O)
6
]
3+
,…
Ngoài ra, còn có phức chất ion – khi nguyên tử trung tâm là các nguyên tố có
4
Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học
độ âm điện mạnh (N, O,F, Cl….) còn các phối tử là ion H
+
như NH
4
+
, OH
3

+
,
FH
2
+
, ClH
2
+
,…
- Phức chất anion: Khi nguyên tử trung tâm mang điện tích dương, phối tử là
các anion như [BeF
4
]
2-
, [Al(OH)
6
]
3-
,…
- Phức chất trung hòa: Được tạo thành khi các phân tử trung hòa phối tử xung
quanh nguyên tử trung tâm là trung hòa hoặc khi các phối tử tích điện âm
phối trí xung quanh ion trung tâm tích điện dương như [Co(NH
3
)
6
]Cl
3
,
[Fe(CO)
5

]
1.3.3. Phân loại phức chất theo số lượng ion trung tâm
- Phức đơn ligan: Là loại phức chất trong thành phần của nó chỉ chứa ion
trung tâm và một ligan nào đó (ML
n
).
- Phức đa ligan: Là loại phức chất trong thành phần của nó có chứa ion kim
loại trung tâm và ít nhất hai loại ligan khác nhau (MR
n
L
m
).
- Phức đơn nhân: Là các phức trong thành phần của nó chỉ chứa một ion kim
loại trung tâm.
- Phức đa nhân: Là phức trong thành phần của chúng chứa nhiều hơn một ion
kim loại trung tâm.
- Phức với các ligan ở bầu phối trí trong: Là các phức có hai hay nhiều ligan
khác nhau nằm phối trí ở bầu phối trí ở bầu ion trung tâm.
- Phức liên hợp ion: Được tạo nên giữa một cation phức tích điện dương hay
âm với các ligan tích điện khác dấu.
1.4. TÍNH CHẤT CỦA PHỨC CHẤT
1.4.1. Sự phân ly của phức trong dung dịch nước
Trong dung dịch nước , phức chất cũng phân ly thành ion cầu nội và
cầu ngoại tương tự như hợp chất đơn giản phân ly thành cation và anion.
5
Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học
Sự phân ly của phức tạo ion phức là sự phân ly sơ cấp. Tiếp theo đó,
ion phức tiếp tục phân ly thành ion trung tâm và phối tử (phân ly thứ cấp). Sự
phân ly thứ cấp phụ thuộc vào độ bền của phức chất.
Tuy nhiên, đại đa số các ion phức là chất điện ly kém, quá trình phân ly

chủ yếu dịch về phía trái (phía của quá trình tạo phức).
1.4.2. Tính oxy hóa – khử của phức chất
Trong phản ứng oxy hóa – khử luôn có hai cặp oxy hóa – khử liên hợp
và phản ứng xảy ra theo chiều cặp oxy hóa nào có thế khử cao thì dạng oxy
hóa của nó bị khử trước.
Quy luật này vẫn đúng với phức chỉ khác ion trung tâm bị phối tử bao
vây nên khó tham gia phản ứng hơn.
1.4.3. Tính acid – base của phức
Tùy theo bản chất của phối tử mà phức chất thể hiện tính acid hay base
khi ở trong nước.
CHƯƠNG 2: NHỮNG ỨNG DỤNG CỦA PHỨC CHẤT
2.1. VAI TRÒ CỦA PHỨC CHẤT TRONG PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH
2.1.1. Nhận biết ion kim loại
Trong hóa học phân tích, phức chất dùng để nhận biết, định lượng hay
hạn chế ảnh hưởng của một số ion này đến các ion khác, thay đổi nồng độ các
chất, hòa tan và tách chất.
Trong phân tích định tính, thuốc thử tạo với các ion kim loại các phức
chất có màu đặc trưng dùng để nhận biết các ion kim loại.
Các phản ứng tạo màu đặc trưng thường được sử dụng để phát hiện các
ion.
6
Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học
Trong đó có màu đặc trưng của ion kim loại với ammoniac, thiocianat, cianua
hay các thuốc thử hữu cơ.
2.1.1.1. Thuốc thử Na
3
[Co(NO
2
)
6

] kết hợp với M
+
(K
+
, Cs
+
, Ag
+
,
Tl
+
, NH
4
+
) cho phức rắn có màu đặc trưng.
2M
+
+ Na
3
[Co(NO
2
)
6
] M
2
Na[Co(NO
2
)
6
] + 2 Na

+
Ví dụ: Dùng Natrihecxanitrocobaltat III phản ứng với ion K
+
cho kết tủa màu
vàng.
Na
3
[Co(NO
2
)
6
] 3Na
+
+ [Co(NO
2
)
6
]
3-
[Co(NO
2
)
6
]
3-
+ Na
+
+2K
+
K

2
Na[Co(NO
2
)
6
]
2.1.1.2. Thuốc thử của ion Na
+

Phản ứng với kẽm uranyl acetat, cho kết tủa vàng nhạt.
NaCl + 3ZnUO
2
(CH
3
COO)
4
+ CH
3
COOH + 9H
2
O
NaZn(UO
2
)
3
(CH
3
COO)
9
.9H

2
O + 2Zn(CH
3
COO)
2
+ HCl
2.1.1.3. Thuốc thử của ion Fe
2+
Cho dung dịch ion Fe
2+
tác dụng với K
3
[Fe(CN)
6
] cho kết tủa xanh
tuabin.
FeCl
2
+ K
3
[Fe(CN)
6
] KFe[Fe(CN)
6
] +2 KCl
(màu vàng) (xanh tuabin)
2.1.1.4. Thuốc thử của ion Fe
3+
 Tác dụng với K
4

[Fe(CN)
6
] cho kết tủa xanh beclin.
4Fe
3+
+ 3[Fe(CN)
6
]
4-
Fe
4
[Fe(CN)
6
]
3


Lưu ý: Cần phải thực hiện phản ứng trên ở pH < 7 và tránh dư thuốc thử.
 Tác dụng với KSCN cho phức màu đỏ máu trong môi trường acid.
Fe
3+
+ 3SCN
-
Fe(SCN)
3
7
Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học
2.1.1.5. Thuốc thử của ion Cu
2+
 Phản ứng với K

4
[Fe(CN)
6
] tạo kết tủa màu nâu.
Cu
2+
+ [Fe(CN)
6
]
4-
Cu
2
[Fe(CN)
6
]
 Phản ứng với (NH
4
)
2
[Hg(SCN)
4
] tao kết tủa màu xanh.
Cu
2+
+ [Hg(SCN)
4
]
2-
Cu[Hg(SCN)
4

]
2.1.1.6. Thuốc thử của ion Zn
2+

Phản ứng với K
4
[Fe(CN)
6
] cho kết tủa màu trắng hay với
(NH
4
)
2
[Hg(SCN)
4
] cho kết tủa màu trắng.
3Zn
2+
+ [Fe(CN)
6
]
4-
+ 2K
+
K
2
Zn
3
[Fe(CN)
6

]
2
Zn
2+
+ [Hg(SCN)
4
]
2-
Zn[Hg(SCN)
4
]
2.1.1.7. Thuốc thử của ion Ni
2+
 Để nhận biết ion Ni
2+
ta cho dung dịch chứa ion này tác dụng với
thuốc thử dimethylglyoxime thì thu được phức có màu đỏ đặc trưng.
 Phản ứng với K
4
[Fe(CN)
6
]
Ni
2+
phản ứng với kali feroxianua tạo kết tủa keo Ni
2
[Fe(CN)
6
] màu vàng nâu.
2Ni

2+
+ K
4
[Fe(CN)
6
] Ni
2
[Fe(CN)
6
] + 4K
+
2.1.1.8. Thuốc thử ion NH
4
+

Dùng thuốc thử Nestler K
2
[HgI
4
] trong môi trường kiềm tạo kết tủa có
màu vàng đặc trưng.
8
Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học
NH
4
+
+ 2[HgI
4
]
2-

+ 2OH
-
[NH
2
(HgI)
2
]I + 5I
-
+ 5H
2
O
2.1.1.9. Thuốc thử của ion Hg
2
2+
 Phản ứng với K
4
[Fe(CN)
6
]
2Hg
2
2+
+ K
4
[Fe(CN)
6
] Hg
4
[Fe(CN)
6

] + 4K
+
 Phản ứng với K
3
[Fe(CN)
6
]
3Hg
2
2+
+ 2K
3
[Fe(CN)
6
] 2Hg
3
[Fe(CN)
6
] + 6K
+
2.1.1.10. Thuốc thử của ion Ag
+

 Kali feroxianua tác dụng với ion Ag
+
trong dung dịch cho kết tủa
Ag
4
[Fe(CN)
6

] màu trắng.
4Ag
+
+ K
4
[Fe(CN)
6
] Ag
4
[Fe(CN)
6
] + 4K
+
 Kali ferixianua tác dụng với Ag
+
trong dung dịch cho kết tủa
Ag
3
[Fe(CN)
6
] màu đỏ gạch.
3Ag
+
+ K
3
[Fe(CN)
6
] Ag
3
[Fe(CN)

6
] + 3K
+
2.1.1.11. Thuốc thử của ion Al
3+
Trong môi trường NH
3
, ion Al
3+
tạo với thuốc thử hữu cơ alizarin S một
kết tủa màu đỏ thẩm gọi là sơn nhôm, đây là phản ứng rất đặc trưng và nhảy
để phát hiện ion nhôm Al
3+
trong dung dịch.
Từ công thức cấu tạo trên của alizarin S ta thấy hai nhóm hydroxyl
(OH
-
) của alizarin S có thể tạo phức với ion Al
3+
theo số phối trí 4 hoặc 6 tùy
thuộc vào nồng độ và pH của dung dịch. Phức này có màu đỏ thẩm rất đặc
trưng dùng để nhận biết ion Al
3+
trong dung dịch.
9
Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học

2.1.1.12. Thuốc thử azocalixaren
Ở công trình tiếp theo vào năm 2008, theo nhóm tác giả này đã nghiên
cứu khả năng tương tác của dẫn xuất azocalixaren (23) với các ion kim loại.

Theo đó, hợp chất này có khả năng tương tác với ion kim loại nhóm IIA,
10
Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học
chuyển tiếp…. Dựa vào màu sắc của phức, họ đã đề xuất quy trình phân tích
nhóm ion kim loại.
11
Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học

23
Đổi màu ???
Có Không
Cation IIA
hoặc chuyển tiếp
TEAC
Không
Có
Cation kim loại chuyển tiếp
2.1.2. Xác định nồng độ ion kim loại
Những phức chất tan có màu đậm thường dùng trong phương pháp so
sánh màu để xác định nồng độ ion kim loại.
 Để xác định nồng độ ion Cu
2+
người ta cho tạo phức với dung dịch NH
3
tạo
thành dung dịch [Cu(NH
3
)
4
]

2+
có màu xanh đặc trưng.
Cu
2+
+ 4NH
3
[Cu(NH
3
)
4
]
2+
 Để xác định nồng độ ion Ti(IV) người ta tạo phức với H
2
O tạo thành dung
dịch [TiO(H
2
O)
2
]
2+
có màu vàng đặc trưng.
12
Cation (IA, IIA, chuyển tiếp)
Đổi màu ???
Cation IIA
Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học
TiOSO
4
+ 2H

2
O [TiO(H
2
O)
2
]SO
4
 Phức chất [CuPy
2
(SCN)
2
] màu xanh để xác định Cu
2+
.
 Phức chất niken dimetyl glyoxim màu đỏ để xác định Ni
2+
.
2.1.3. Nhận biết phối tử
Sự có mặt của những phối tử khác nhau liên kết với ion trung tâm sẽ
dẫn đến sự di chuyển electron trong ion trung tâm, nên có ảnh hưởng đến
cường độ và sắc thái màu của phức chất, đôi khi chuyển từ phức có màu sang
phức không màu.
Chẳng hạn, với ion tạo phức là Cu
2+
, khi phối tự là H
2
O sẽ tạo thành phức
[Cu(H
2
O)

4
]
2+
màu xanh lam, phối tử là NH
3
tạo thành [Cu(NH
3
)
4
]
2+
màu xanh
sẫm, phối tử là Cl
-
tạo thành phức [CuCl
4
]
2-
màu nâu… Khi ta thay đổi phối tử
là thay đổi màu sắc của phức chất.
Một số phối tử có thể tạo liên kết với M bằng các nguyên tử khác nhau,
những phối tử này là nguyên nhân tạo nên đồng phân liên kết của phức.
Ví dụ 1: Trong phức [Co(NH
3
)
5
NO
2
]
2+

, NO
2
-
có thể tạo liên kết với M qua
nguyên tử N hay qua nguyên tử O.
- Khi nitrat tạo liên kết với M qua N thì phối tử được gọi là "nitro":
[Co(NH
3
)
5
NO
2
]
2+
nitro penta ammin coban (III) - màu vàng.
- Khi nitrat tạo liên kết với M qua O thì phối tử được gọi là "nitrito":
[Co(NH
3
)
5
NO
2
]
2+
nitrito penta ammin coban (III) - màu đỏ.
13
Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học
14
Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học
Ví dụ 2: Hợp chất CrCl

3
(H
2
O)
6
có 3 đồng phân hydrat:
[Cr(H
2
O)
6
]Cl
3
: màu tím
[Cr(H
2
O)
5
Cl]Cl
2
.H
2
O: màu xanh lục
[Cr(H
2
O)
4
Cl
2
]Cl.2H
2

O: màu xanh lục
2.2. VAI TRÒ CỦA PHỨC CHẤT TRONG PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG
2.2.1. Chỉ thị trong phép chuẩn độ Complexon
Chuẩn độ tạo phức dựa trên phản ứng tương tác giữa ion xác định (đa
số là ion kim loại) với một số thuốc thử hữu cơ thuộc loại amino
policacboxylic.
Phương pháp chuẩn độ phổ biến nhất là phương pháp complexon.
 Complexon là những dẫn xuất của acid aminopolicacboxylic
 Complexon I: Nitrylo Triacetic Acid (NTA) – H
3
Y
15
Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học

N
CH
2
-COOH
CH
2
-COOH
CH
2
-COOH
 Complexon II: Etylen Diamin Tetraacetic Acid (EDTA) – H
4
Y
 Complexon III (Trilon B): muối dinatri của EDTA – Na
2
H

2
Y


CH
2
CH
2
N
N
CH
2
-COONa
CH
2
-COOH
HOOC-CH
2
NaOOC-CH
2
 Complexon IV: Trans-1,2-Diamino-cyclohexan-Tetraacetic Acid

N
N
CH
2
COOH
CH
2
COOH

HOOC-CH
2
HOOC-CH
2
⇒ Complexon III là sử dụng nhiều nhất, bởi vì:
- Dễ tan trong dung môi là nước;
- Có thể coi như là một ″Chất gốc″

 Nguyên tắc chung:
Na
2
H
2
Y = 2 Na
+
+ H
2
Y
2–
Me
n+
+ H
2
Y
2-
 MeY
(n - 4)
+ 2 H
+
; ∀n

16
Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học
Dù kim loại có hóa trị bất kỳ khi phản ứng với EDTA đều xảy ra theo
nguyên tắc đẩy ra 2 proton H
+
. Do đó, ion kim loại biểu diễn đương lương 2
khi phản ứng với EDTA.
 Chất chị thị màu kim loại
- Là một đa axit hay đa bazơ hữu cơ yếu.
- Là chỉ thị axit-bazơ ⇒ màu sắc thay đổi theo pH dung dịch.
- Tạo phức màu với ion kim loại.
- Kim loại tạo phức với chất chỉ thị kém bền hơn so với việc kim loại tạo
phức với EDTA.
Ví dụ 1: Một số chỉ thị màu kim loại thường dùng
 Eriochrome-T-đen (ET-OO): axit yếu 3 nấc (H
3
Ind), dùng khi chuẩn
độ Mg
2+
, Zn
2+
ở pH = 9 - 10 (ĐTĐ : dd đỏ nho  xanh biếc)
H
2
Ind
–
HInd
2–
Ind
3–

Đỏ 6,3 Xanh biếc 11,5 Cam pH
 Murexide: axit yếu 4 nấc (H
4
Ind),
Khi chuẩn độ Ca
2+
ở pH ≥ 12,0 (ĐTĐ : đỏ hồng ⇒ tím hoa cà).
Khi chuẩn độ Cu
2+
, Co
2+
, Ni
2+
ở pH = 8 - 9 (ĐTĐ : vàng/cam ⇒ tím đỏ).
H
2
R
2 -
HR
3 -
R
4 -
Tím đỏ 9,2 Tím 10,9 Tím xanh pH
Ví dụ 2: Xét quá trình chuẩn độ Mg
2+
bằng H
2
Y
2–
ở pH: 9 – 10 chỉ thị ETOO.

17
Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học
Giải thích
- Ở pH: 9 – 10: ETOO có màu xanh biếc
- Trước khi chuẩn độ: giữa ion Mg
2+
với chỉ thị ETOO có phản ứng:
Mg
2+
+ HInd
2–
 MgInd
–
(màu đỏ nho)
- Sau ĐTĐ: khi chuẩn độ bằng H
2
Y
2–
xảy ra phản ứng như sau:
MgInd
–
+ H
2
Y
2-
 MgY
(n-4)
+ HInd
2–
+ H

+
 Điều kiện để chỉ thị chuyển màu rõ ở ĐTĐ:
 Phức MeY
(n-4)
bền hơn nhiều so với phức MeInd
(n-3)
:
10
4
< β
MeInd
< 10
- 2
. β
MeY

 Chuẩn độ ở pH thích hợp sao cho màu của phức MeInd khác với
màu của HInd tự do.
2.2.2. Che các ion cản trở
Các chất tạo phức phụ có mặt trong dung dịch có thể làm hạn chế hoặc
ngăn cản quá trình kết tủa do sự tạo phức với kim loại. Tính chất này được
dùng để che các ion cản trở.
Chất “che” có khả năng tạo phức bền, không màu. Để các ion cản trở
không còn khả năng tạo màu với thuốc thử chính dùng để định lượng.
Ví dụ 1: Khi làm kết tủa Cd
2+
bằng H
2
S có mặt của ion Cu
2+

sẽ cản trợ quá
trình kết tủa CdS do sự tạo thành kết tủa CuS màu đen. Để “che” ion Cu
2+
người ta cho KCN dư vào dung dịch. Ở đây xảy quá trình sau:
Phức Cu(CN)
4
3-
bền hơn rất nhiều so với phức Cd(CN)
4
2-
nên khi cho
H
2
S lội qua dung dịch thì chỉ có kết tủa CdS được tạo thành.
18
Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học
Ví dụ 2: Ion Fe
3+
cản trở đến khả năng phản ứng giữa ion Co
2+
và SCN
-
ta sẽ
che nó bằng cách cho Fe
3+
tạo phức với F
-
vì phức FeF
6
3-

bền nhiều hơn phức
Fe(SCN)
n
n-3
ở trên.
Ví dụ 3: Khi xác định độ cứng của nước mà trong mẫu phân tích còn có thể
có mặt ion kim loại nặng như: Cu
2+
, Zn
2+
, Fe
2+
, Al
3+
… Các ion này cũng tạo
phức với EDTA và đặc biệt là tạo phức bền với chỉ thị. Trong trường hợp này
người ta thêm KCN, aicd ascorbic hydroxyamin để khử ảnh hưởng cản trở
của Cu
2+
, Zn
2+
, Fe
2+
, thêm triotatapolamin để khử ảnh hưởng của Al
3+
.
2.2.3. Hòa tan các kết tủa khó tan, tách các ion
Nhiều thuốc thử được sử dụng để hòa tan các hợp chất khó tan hay tách
các ion nhờ tính chất tạo phức của chúng.
Ví dụ 1: Hỗn hợp gồm Al

3+
, Zn
2+
, Fe
3+
do Fe
3+
và Al
3+
được chuyển vào kết
tủa bền Fe(OH)
3
, Al(OH)
3
còn Zn
2+
tạo phức tan với NH
3
nên có thể tách ra
Zn
2+
ra khỏi hỗn hợp trên.
Al
3+
+ 3H
2
O + 3NH
3
Al(OH)
3

+3NH
4
+
Fe
3+
+ 3H
2
O + 3NH
3
Fe(OH)
3
+3NH
4
+
Zn(OH)
2
+ 4NH
3
[Zn(NH
3
)
4
](OH)
2
tan
2.2.4. Ứng dụng của phức chất trong phương pháp trắc quang
Phân tích trắc quang là tên gọi chunng của các phương pháp phân tích
quang học dựa trên sự tương tác chọn lọc giữa chất cần xác định với năng
lượng bức xạ thuộc vùng tử ngoại, khả kiến hoặc hồng ngoại.
 Cơ sở định lượng: Định luật Lamber - Beer

Sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch chứa chất nghiên cứu tuân theo định
luật Lamber – Beer: Chiếu bức xạ đơn sắc có bước sóng có cường độ I
0
qua
dung dịch chứa cấu tử khảo sát có nồng độ C. Bề dày dung dịch là l. Tại bề
19
Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học
mặt cuvet đo, một phần bức xạ bị phản xạ có cường độ I
A
. Bức xạ ra khỏi
dung dịch có cường độ I thì đo được mật độ quang D hay độ hấp phụ A.
Do đó: I
0
= I
R
+ I
A
+ I
Chọn cuvet đo có bề mặt nhẵn, trong suốt để I
R
= 0 => I
0
= I
A
+ I
= log = .l. C
Trong đó: I
0
: là cường độ ánh sáng tới (đơn sắc)
I: là cường độ ánh sáng đi qua lớp dung dịch có chiều dài 1cm

: là hằng số đặc trưng cho chất ở bước sóng xác định, gọi là hệ số
hấp thụ phân tử.
l: là chiều dày của dung dịch thường bằng 1cm.
Bây giờ D chỉ phụ thuộc vào nồng độ chất tan vì vậy ta có thể áp dụng
dễ dàng định luật Lamber – Beer vào việc xác định nồng độ các chất tan bằng
cách đo mật độ quang của chúng.
Đại lượng T = (%) gọi là độ truyền qua.
được đo bằng các quang phổ kế
Định luật Lamber – Beer là định luật có giới hạn nó chỉ đúng trong điều kiện:
- Chùm ánh sáng đơn sắc
- Dung dịch nghiên cứu phải khá loãng C < 0.2 M
- Dung dịch không phát huỳnh quang và khong có huyền phù
- D < 0.8
 Ứng dụng của phương pháp
20
Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học
Phức chất có ứng dụng nhiều trong phương pháp trắc quang vì phương
pháp trắc quang dựa trên sự hấp phụ ánh sáng từ bước sóng 200 – 800nm
trong phạm vi này phức chất hấp thụ tốt nhất.
Đa số các kim loại khi tạo phức đều tan tốt, khá bền và có màu đặc
trưng đây là cơ sở tuân theo định luật Lamber – Beer vì vậy thường dùng để
xác định nồng độ các kim loại.
Người ta muốn xác định nồng độ kim loại thì tạo phức với kim loại đó,
sau đó là dùng phương pháp trắc quang để xác định hàm lượng kim loại hoặc
ngay cả việc tồn tại của các ion kim loại trong nước là dưới dạng phức aqua.
Yêu cầu của phương pháp này phải tìm ra chất tạo phức với ion kim loại cần
xác định. Phối tử, ion trung tâm và phức chất phải có bước sóng hấp thụ khác
xa nhau thì mới sử dụng được phương pháp trắc quang.
21
Hoàng Ngọc Sỹ - Khảo sát các ứng dụng của phức chất trong phân tích hóa học

C. KẾT LUẬN
Chúng ta thấy rằng hóa học phức chất là một lĩnh vực hết sức quan
trọng của ngành hóa học, bởi nó có mối liên hệ mật thiết với các ngành hóa
học khác như: Hữu cơ, Hóa lí, Vô cơ, Hóa dược…
Qua bài tiểu luận này ta thấy phức chất có vai trò vô cùng quan trọng
trong lĩnh vực hóa học nói chung, đặc biệt là trong phân tích định lượng và
định tính. Do đó, việc nghiên cứu tìm hiểu về vai trò của phức chất trong hóa
học có ý nghĩa hết sức quan trọng. Hy vọng đề tài này có thể cung cấp thêm
những thông tin hữu ích về phức chất và những ứng dụng của nó.
Do thời gian hoàn thành tiểu luận trong thời gian ngắn nên ảnh hưởng
đến việc tìm kiếm các nguồn tài liệu nên không thể tránh khỏi những thiếu
sót. Kính mong quý Thầy, Cô và các bạn đọc đóng góp ý kiến để tiểu luận
được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
22