Phức chất: Định nghĩa, phân loại, đặc điểm và ứng dụng

Phức hợp là một nhánh quan trọng của hóa học vô cơ và hóa học phối hợp. Các hợp chất này không chỉ là giá trị lý thuyết mà còn đóng một vai trò thiết yếu trong nhiều lĩnh vực khoa học, công nghệ và cuộc sống.

1. Phức tạp là gì?

Phức hợp, còn được gọi là hợp chất phức tạp, là một hợp chất hóa học trong đó ion kim loại trung tâm (thường là kim loại chuyển tiếp) được liên kết với các phân tử hoặc ion khác, được gọi là phối tử (phối tử), thông qua các liên kết phối hợp.

• Các ion kim loại trung tâm: thường là ion của kim loại chuyển tiếp như Fe³⁺, cu²⁺ hoặc ni²⁺, có khả năng nhận các electron từ sự phối hợp.
• Lãnh đạo: là các phân tử hoặc ion chứa các electron tự do (như H₂O, NH₃, CL⁻, CN⁻) được sử dụng để tạo liên kết với kim loại trung tâm.

Ví dụ: [Co(NH₃)₄]²⁺ là một phức hợp với trung tâm Cu²⁺ và bốn phân tử như là một sự phối hợp.

2. Đặc điểm của các chất phức tạp

Phối hợp liên kết: Liên kết trong phức hợp được gọi là liên kết phối hợp, trong đó trình dự đoán cung cấp cặp electron để liên kết với ion kim loại trung tâm.

Hình học phân tử đa dạng: Các phức hợp có thể có nhiều hình dạng không gian tùy thuộc vào số lượng tọa độ liên quan với ion trung tâm, bao gồm:

• Trình độ chuyên môn: Ví dụ [Ni(CO)₄].
• Tám lần: Ví dụ [Fe(CN)₆].
• Hình vuông phẳng: Ví dụ [Pt(NH₃)₂Cl₂].

Hiện tượng Caromatic: Các phức hợp furine có thể tồn tại ở các dạng đồng phân khác nhau:

• Tập trung: Những cách liên kết khác nhau.

• Các đồng phân dừng: phân tử giống nhau về công thức nhưng khác nhau ở vị trí trong không gian.

Màu sắc đặc trưng: Độ phức tạp thường có màu đặc trưng do chuyển động của các electron giữa năng lượng D của ion ion kim loại trung tâm (hiệu ứng trường giao phối).

3. Phân loại các chất phức tạp

Dựa trên số lượng phối tử

• Ứng dụng: Chỉ có một loại phối hợp liên quan đến ion trung tâm, ví dụ: [Co(NH₃)₆].

• Cảnh sát: Có nhiều loại phối hợp liên quan đến ion trung tâm, ví dụ: [Ni(NH₃)₄Cl₂].

Dựa trên phí

• Trung hòa: Không có tổng phí, ví dụ: [Ni(CO)₄].

• Cation Complex: Chẳng hạn: Ví dụ: Ví dụ: [Cu(NH₃)₄]²⁺.

• Anion: Mang tiêu cực, ví dụ: [Fe(CN)₆].

Dựa trên loại kẻ giết người

• Phức hợp bên trong (Chelate Complex): Chẳng hạn, dẫn đầu với các ion trung tâm thông qua nhiều điểm, ví dụ: [Fe(EDTA)].

• Phức tạp nước ngoài: liên quan đến ion trung tâm tại một điểm, ví dụ: [Ag(NH₃)₂].

4. Làm thế nào để đặt tên cho khu phức hợp

Tên của khu phức hợp dựa trên nguyên tắc của IUPAC:

Đặt tên cho một sự kết hợp đầu tiên, các ion kim loại trung tâm sau.

Ví dụ: [Cu(NH₃)₄]²⁺ là ion tetraamminecopper (ii).

Số lượng phối tử được biểu thị bằng tiền tố: mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-.

Tên ion trung tâm được đi kèm với trạng thái oxy hóa trong ngoặc đơn.

Ví dụ: [Fe(CN)₆]³⁻ là ion hexacyanoferrate (iii).

5. Áp dụng các chất phức tạp

5.1. Trong y học

Chẩn đoán và điều trị: Phức hợp Gadolinium được sử dụng như một loại thuốc tương phản trong quét MRI.

Hóa trị: cisplatin ([Pt(NH₃)₂Cl₂]) là một phức hợp được sử dụng rộng rãi trong điều trị ung thư.

5.2. Trong ngành công nghiệp hóa chất

Chất xúc tác: Nhiều phức kim loại được sử dụng làm chất xúc tác trong nhựa, xăng và hóa chất quan trọng. Ví dụ: phức hợp Ziegler-Natta trong sản xuất polyme.

Thuốc nhuộm và sơn: Một số tác nhân màu cho vải, sơn và mực.

5.3. Trong nông nghiệp

Phân bón vi chất: Các phức Fe, Cu, Zn được sử dụng để cung cấp các vi chất dinh dưỡng cho thực vật.

5.4. Trong xử lý nước

Giảm các ion kim loại nặng: Phức hợp EDTA được sử dụng để loại bỏ các ion kim loại độc hại như Pb²⁺, Hg²⁺ trong nước thải.

5.5. Trong phân tích hóa học

Chuẩn độ phức tạp: Phương pháp chuẩn độ EDTA được sử dụng để xác định nồng độ ion kim loại trong dung dịch.

6. Vai trò của phức tạp trong cơ thể sống

Phức tạp đóng một vai trò thiết yếu trong nhiều quá trình sinh học:

Hemoglobin: là một phức hợp của Fe²⁺ với porphyrin, giúp vận chuyển oxy trong máu.

Vitamin B12: Chứa các ion CO³⁺ trong cấu trúc, liên quan đến quá trình trao đổi chất.

Enzyme: Nhiều enzyme hoạt động nhờ các phức hợp -có chứa kim loại như Zn, Cu hoặc Mg.

Phức tạp là một lĩnh vực quan trọng trong hóa học với ứng dụng rộng rãi trong y học, công nghiệp, nông nghiệp và môi trường. Nghiên cứu và phát triển các phức hợp mới không chỉ mở ra các hướng đi mới trong khoa học mà còn mang lại các giải pháp bền vững cho các vấn đề hiện đại.