ứng dụng phức chất trong phân tích định tính

LỜI MỞ ĐẦU:
Trong dung dịch, các ion kim loại tồn tại chủ yếu dưới dạng phức chất.
Các phức chất có độ bền rất khác nhau tùy thuộc vào bản chất các ion kim loại
và các phối tử. Do tạo thành phức chất bền mà một số tính chất cơ bản của ion
kim loại ( tính axít-bazơ, tính oxi hóa khử, khả năng tạo hợp chất ít tan...) bị
thay đổi.
Phức chất có ứng dụng rất rộng rãi trong hóa phân tích. Nhiều phức chất
có tính chất đặc trưng như có màu, ít tan, được dùng để phát hiện các ion kim
loai và định hướng chúng. Nhiều ion kim loại tạo phức với các thuốc thử hữu
cơ, các hợp chất nội phức có màu tan trong nước hoặc trong các dung môi hữu
cơ. Lợi dụng độ bền khác nhau của các phức chất người ta có thể xác định
định tính và định lượng các ion kim loại trong hỗn hợp của chúng.
Bài tiểu luận sau tìm hiểu một số ứng dụng của phản ứng tạo phức trong
hóa phân tích và một số cân bằng tạo phức trong dung dịch .

1


Các phản ứng tạo phức màu đặc trưng thường đc sử dụng để phát hiện các
ion trong đó có màu đặc trưng của ion kim loại với ammoniac, thioxianat,
xianua hay các thuốc thử hữu cơ.

Phản ứng phát hiện ion K+
a) Phản ứng với natrihecxanitrocobaltat (III)
Natrihecxanitrocobaltat (III) phản ứng với ion K+ cho phức rắn có
màu vàng
Na3[Co(NO2)6]  3Na+ + [Co(NO3)6]32K+ + Na3[Co(NO2)6]  2Na+ + K2Na[Co(NO2)6]↓vàng
Khi có mặt ion Ag+, độ nhạy cảm của phản ứng tăng lên, bởi vì độ
tan của muối phức K2Ag[Co(NO2)6] nhỏ hơn.
Dung dịch phải có môi trường axit yếu, trung tính. Trong môi trường
axit mạnh thuốc thử bị phân hủy:

Co(NO2)6
Co3+ + 6NO21.

Tác dụng của hiđrotactat natri (NaHC4H4O6) hoặc axit tactrit khi có
natri axetat.
Cả hai thuốc thử trên tác dụng với K+ trong môi trường trung tính
hoặc axit axetic tạo thành kết tủa tinh thể hiđrotactrat kali màu trắng theo
phản ứng:
KCl + H2C4H4O6 = KHC4H4O6↓ + HCl
Muốn làm cho kết tủa xuất hiện nhanh ta lấy đũa thủy tinh cọ nhẹ
vào thành ống nghiệm bởi vì hiđrôtactrat kali đễ tạo thành dung dịch quá
bảo hòa. Cũng có thể tránh hiện tượng quá bảo hòa bằng cách lắc mạnh
dung dịch trong ống nghiệm.
Kết tủa KHC4H4O6 tan trong các axít mạnh, kiềm, nước nóng nhưng
không tan trong axit axetic  có thể dung axit tatric làm thuốc thử nhưng
phải tiến hành trong môi trường đệm axetat.
b)

2


Thuốc thử của Na+
Phản ứng với uranyl kẽm axetat.
Trong dung dịch trung tính hoặc axit axetic, Zn(UO2)3(CH3COO)8 tạo
với các muối natri kết tủa với các muối tinh thể màu vàng lục nhạt:
+
Na + ZnUO2(CH3COO)8+CH3COO-+9H2O = NaZn(UO2)3(CH3COO)9.9H2O↓
2.

Có thể sử dụng Mg(UO2)3(CHCOO)8 thay cho

Zn(UO2)3(CH3COO)8.
Nếu độ axít quá cao thì kết tủa tan, vì ion
CH3COO- bị prôtn hóa tạo thành CH3COOH, nếu đọ
kiềm cao uranyl sẽ bị kết tủa dứoi dạng urânt
Na2U2O7. Nên tiến hành phản ứng trong dung dịch
đệm axetat.
Các ion Ag+, Hg22+ và Sb3+ tạo kết tủa với thuốc thử và do đó cản trở
việc phát hiện Na+.
Các ion K+, NH4+, Ca2+, Ba2+, Sr2+, Al3+, ZN2+, Pb2+ chỉ cản trở phản
ứng khi chúng có hàm lượng gấp 20 lần so với lượng natri.
Các ion PO43-, ÁO43- phá hủy thuốc thử do kết tủa photphat hoặc
asenat kẽm, vì vậy việc cản trở phát hiện natri bằng ZnUO2(CH3COO)8.
Khi có chất tạo phức phức mạnh với Zn2+, UO22+ thì phải dung dư
thuốc thử.

3.

Thuốc thử của Fe3+
a) Tác dụng với K4[Fe(CN)6] cho kết tủa xanh( xanh phổ):
3


4Fe3+ + 3[Fe(CN)6]4-



Fe4[Fe(CN)6]3↓

Cần thực hiện phản ứng ở pH<7, tránh dùng dư thuốc thử vì lượng dư
thuốc thử tạo thành keo

Các chất oxi hóa mạnh oxi hóa Fe(CN)64- thành Fe(CN)6]3- . Các chất
khử mạnh khử Fe3+ thành Fe2+.
Tác dụng với KSCN:
Ion SCN- tác dụng với ion Fe3+ trong môi trường axit tạo thành phức
màu đỏ máu:
Fe3+ + Fe(CN)-  Fe(CN)3
Thành phần của phức chất thay đổi theo nồng độ SCN-.
Phải thực hiện phản ứng trong môi ttrường axít vì ngay ở pH = 2 đã có
kết tủa Fe(OH)3 làm phá hủy phức.
Khi có các chất oxi hóa cầncho dư thuốc thử vì một phần ion SCN- bị
oxi hóa.
Các ion Cl-, SO42- với nồng độ cao ssẽ làm giảm độ nhạy của phản ứng
vì chúng cũng tạo phức với Fe3+.
b)

4


4.

Thuốc thử của Zn2+

Phản ứng với K4[Fe(CN)6] cho kết tủa trắng hay với (NH4)2[Hg(SCN)4]
(amoni têtrathioxi ânt thủy ngân (II)) cho kết tủa trắng:

Zn2+ + [Fe(CN)6]4- +2K+ 
K2Zn3[Fe(CN)6]2↓trắng
Zn2+ +[Hg(SCN)4]2- Zn[Hg(SCN)4]
↓trắng
2+

Ion Cu cũng tác dụng với (NH4)2[Hg(SCN)4]
tạo thành kết tủa muối phức Cu[Hg(SCN)4] màu lục.
Nếu trong dung dịch có mặt đồng thời cả hai ion Zn2+ và Cu2+ thì chúng
ta sẽ cùng tác dụng với (NH4)2[Hg(SCN)4] tạo thành kết tủa màu tím có
thành phần là Zn[Hg(SCN)4]. Cu[Hg(SCN)4]:
Zn2+ + Cu2+ + 2[Hg(SCN)4]2- = Zn[Hg(SCN)4]. Cu[Hg(SCN)4]
Nếu thay Cu2+ bằng Co2+ thì sẽ đc kết tủa tinh thể màu lục:
Zn2+ + Co2+ + 2[Hg(SCN)4]2- = Zn[Hg(SCN)4]. Co[Hg(SCN)4]
Cần chú ý khi dùng phản ứng này để tìm ion Zn2+ thì nồng độ ion
Cu2+ không vượt quá 0,1% và 0.02% đối với Co2+. Bởi vì lượng Cu2+
hay Co2+ lớn cũng đều cho kết tủa mà lục hoặc màu xanh.

5.

Thuốc thử của Cu2+
2+
a) Tạo phức với NH3 tạo thành [Cu(NH3)4] có màu xanh đặc trưng:

5


Cu2+ + 4NH3  [Cu(NH3)4]2+
b)

Phản ứng với K4[Fe(CN)6] cho kết tủa nâu:

Cu2+ + [Fe(CN)6] 4-  Cu2[Fe(CN)6] ↓nâu
Phản ứng phải được thực hiện ở pH<7.
Kết tủa bị NaOH phân hủy thành hyđroxit.
Khi axit hóa dung dịch thì phức bị phân hủy

Các chất tạo phức như NH3, CN- cản trở phản ứng.

c)

Phản ứng với (NH4)2[Hg(SCN)4]:

6


Cu2+ +[Hg(SCN)4]2-  CU[Hg(SCN)4] ↓xanh
Khi có mặt các ion khác (Zn2+, Ni2+, Cd2+, Co2+, Mn2+) sẽ tạo thành các
tinh thể hỗn tạp có màu sắc thay đổi tùy theo quan hệ nồng độ của Cu2+ với
các ion đó.

6.

Thuốc thử của Ag+
7


Phản ứng với Axit clohiđrit.
Ion Cl- phản ứng với ion Ag+ tạo thành kết tủa màu trắng:
Ag+ + HCl = AgCl↓trắng + H+
Kết tủa tan trong dung dịch NH3 do tạo thành phức amin Ag(NH3)2Cl:
AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]+ + ClKhi axit hóa dung dịch bằng HNO3 thì có kết tủa AgCl hiện lại:
Ag(NH3)2+ = Ag+ + 2NH3
Giải thích: Trong dung dịch amiacat bạc có các cân bằng:
Ag(NH3)2+ = Ag+ + 2NH3
NH3 + 2H+ = 2NH4+
Khi axít hóa dung dịch thì cân bằng trên chuyển dịch sang phải, làm

cho nong độ các ion Ag+ tăng lên, đến khi tích nồng độ ion [Ag+][Cl-] >
TAgCl thì AgCl sẽ kết tủa.
b) Phản ứng với Kali iôđua( hay brômua)
Tác dụng với ion Ag+ tạo thành kết tủa tinh thể:
Ag+ + I- = AgI↓vàng
Ag+ + Br- = AgBr↓vàng nhạt
AgBr không tan trong các axít, (NH4)2CO3, nhưng tan được trong
NH4OH, KCN, Na2S2O3, còn AgI chỉ tan trong KCN và Na2S2O3, không
tan trong axit và NH4OH đặc.
c) Phản ứng với K2CrO4.
Tạo thành kết tủa màu đỏ nâu:
2Ag+ + CrO42- = Ag2CrO4↓đỏ nâu
Phản ứng này phải tiến hành trong môi trường trung tính (pH = 7).
Trong môi trường kiềm sẽ tách ra kết tủa đen Ag2O.
Trong môi trường ammoniac kết tủa không tạo thành vì Ag+ sẽ đi vào
phức [Ag(NH3)]2+.
Trong môi trường axit axêtic sẽ tạo thành kết tủa bạc đicrômat
(Ag2Cr2O7), trong môi trường axít mạnh kết tủa không tạo thành do có cân
bằng:
CrO42- + H+ = HCrO4a)

8


7.

Thuốc thử của Fe2+
a)

Tác dụng với Kali ferixianua K3[FeCN6] tạo thành phức có màu

xanh tuabin đặc trưng:
3Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3-  Fe3[Fe(CN)6]2↓

Phản ứng xảy ra trong môi trường axit.
Khi nồng độ Fe2+ trong dung dịch nhỏ, ta không được kết tủa mà được
dung dịch keo màu xanh.
Tác dụng với Kali ferôxianua K4[FeCN6] tạo thành phức có màu
trắng:
Fe2+ + K4[FeCN6] = K2Fe[FeCN6]↓ + 2K+
Hoặc : 2Fe2+ + K4[FeCN6] = Fe2[FeCN6]↓
Để trong không khí, kết tủa dần dần sẽ hóa xanh, đặc biệt khi có mặt
chất oxihóa nó sẽ biến thành xanh đậm rất nhanh vì Fe2+ đã bị oxi hóa
thành Fe3+ và tạo thành phức Fe4[FeCN6]3:
6Fe2[FeCN6] + 3O2 + 6H2O = 2Fe4[FeCN6]3↓ + 4Fe(OH)3.
b)

9


TÀI LIỆU THAM KHẢO:
1.
2.
3.
4.

Trần Từ Hiếu- Lâm Ngọc Thiềm, Phân tích định tính, nxb Đại
Học và Giáo dục chuyên nghiệp.
Hoàng Nhâm, Hóa vô cơ tập 3, nxb Giáo dục, Hà Nội.
Nguyễn Tinh Dung, Hóa học phân tích Phần II, nxb Giáo dục.
Trần Ngọc Tuyền, Bài giảng Hóa học phức chất

10


11