Theo A. Werner, phức chất là hợp chất phân tử nào bền trong dung dịch nước, không phân huỷ hoặc chỉ phân huỷ rất ít ra các hợp phần tạo thành tạo thành hợp chất đó. Vậy phức chất có đặc điểm gì?

Theo 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. Vậy phức chất có khả năng tồn tại ở dạng nào?

Theo K. B. Iaximirxki, phức chất có những đặc trưng gì?

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. Vậy số liên kết tạo thành giữa M với A có đặc điểm gì?

Số phối trí của M là gì?

Số phối trí của M là số liên kết mà ion trung tâm M tạo được với các phối tử. Số phối trí quan hệ mật thiết với cấu trúc hình học của phức chất. Số phối trí được quyết định chủ yếu bởi kích thước của ion trung tâm và phối tử: Khi ion trung tâm M có kích thước nhỏ, phối tử A có kích thước lớn thì số phối trí nhỏ và ngược lại. Ví dụ: FeCl4- nhưng FeF6 3-

Số phối trí > 6 ít gặp vì khi thêm một phối tử vào phức bát diện thì lực đẩy A-A tăng nên liên kết M-A trở nên yếu.

Phối tử đơn răng là phối tử chỉ cho M một cặp electron tự do, mặc dù nó có thể có nhiều cặp electron tự do. Ví dụ: X-, OH-, CN-, SCN-, NH3, H2O...

Phối tử đa răng là phối tử có thể cho M từ hai cặp electron trở lên. Ví dụ: Phối tử 2 răng: etylendiamin: NH2-CH2-CH2-NH2 (En), cacbonat, oxalat, bpy (bipyridin), o-phenanthrolin...

Phối tử đa răng được gọi là phối tử chelat. Chela tiếng Hy lạp nghĩa là con cua.

Phối tử đa răng được gọi là phối tử chelat. Chela tiếng Hy lạp nghĩa là con cua. Phức chỉ chứa các phối tử đa răng được gọi là phức vòng càng hay chelat. Phức chất chứa phối tử chelat bền hơn phức chỉ có phối tử đơn răng (Hiệu ứng chelat).

Có nhiều cách giải thích, nhưng đơn giản nhất là giải thích theo entropy: Ở phản ứng (1), 7 mol chất tạo thành 7 mol sản phẩm. Ở phản ứng (2), 4 mol chất tạo thành 7 mol sản phẩm: entropy tăng hơn ở (1) rất nhiều, nên sản phẩm của (2) bền hơn.

Một phối tử chelat quan trọng thường gặp trong phòng thí nghiệm là EDTA4-2.

Có nhiều cách khác nhau để phân loại các phức chất: Dựa vào các hợp chất: Axit phức: H2[SiF6], H[AuCl4], H2[PtCl6], ...

Dựa vào dấu điện tích của ion phức: Phức chất cation: [Co(NH3)6]Cl3, [Zn(H2O)6]Cl3 ...

Dựa vào bản chất phối tử: Phức chất aquơ, phối tử là H2O: [Co(H2O)6]SO4, [Cu(H2O)4]Cl2 ...

Những phức chất tan có màu đậm thường được dùng trong phương pháp so màu để xác định nồng độ ion kim loại. Ví dụ: Để xác định nồng độ Cu2+ người ta tạo phức với NH3 tạo thành dung dịch [Cu(NH3)4]2+ có màu xanh đặc trưng:

Để xác định nồng độ Ti(IV), người ta tạo phức với H2O2 tạo thành dung dịch [TiO(H2O2)2]2+ có màu vàng đặc trưng:

Trong phân tích định lượng, người ta dùng muối dinatri của axit etylendiamin tetraaxetic (EDTA, complexon III hay trilon B, ký hiệu là Na2H2Y). EDTA kết hợp với các cation kim loại tạo thành các phức chất điện ly rất yếu, bền đến mức bằng các phản ứng định tính thông thường không thể tím thấy các cation kim loại. Phản ứng của EDTA với các cation kim loại xảy ra theo tỷ lệ hợp thức đương lượng nghiêm ngặt:

Theo các phương trình trên, cation kim loại phản ứng với EDTA theo tỷ lệ mol 1:1, không phụ thuộc vào hoá trị của nó. Chính điều này đã mở ra khả năng to lớn của cho việc dùng complexon để định lượng nhiều cation kim loại, thường gọi là phép chuẩn độ complexon.

Trong phân tích thể tích người ta thường dùng sự tạo phức để che các ion lạ (ví dụ: để xác định Cu2+ khi có mặt Fe3+ người ta dùng F- để che Fe3+) hoặc dùng làm thuốc thử để chuẩn độ các ion kim loại, hoặc làm chất chỉ thị của các phản ứng oxi hoá khử.

Người ta dùng F- để che Fe3+ hoặc dùng làm thuốc thử để chuẩn độ các ion kim loại, hoặc làm chất chỉ thị của các phản ứng oxi hoá khử.

Phức chất còn được dùng trong việc điều chế các kim loại tinh khiết, tách riêng các nguyên tố hiếm, các kim loại quý, đặc biệt là họ platin, các nguyên tố sau uranium.

Ví dụ: để tách Au ra khỏi quặng người ta thường cho Au tạo phức với CN- trong môi trường kiềm khi có mặt oxy.

Phức chất được dùng làm chất xúc tác và là các sản phẩm trung gian trong tổng hợp hữu cơ.

Phức chất cũng được dùng để loại trừ độ cứng của nước, dùng trong mạ điện, trong công nghệ nhuộm và thuộc da.

Phức chất có ý nghĩa rất to lớn trong hoạt động sống của sinh vật.

CO liên kết rất bền với Fe trong heme nên không còn vị trí trống để heme liên kết với oxi (hemoglobin bị ngộ độc), vì vậy các tế bào chết do không có oxi nuôi dưỡng.

Chlorophyll là chất màu xanh lục của thực vật (diệp lục tố), nhân diệp lục là phần quan trọng nhất trong phân tử diệp lục, gồm 1 nguyên tử Mg ở trung tâm liên kết với 4 nguyên tử N của vòng porphyrin.

Khả năng hấp thụ ánh sáng phụ thuộc vào số lượng liên kết đôi trong phân tử. Diệp lục đóng vai trò quan trọng trong quá trình quang hợp của cây xanh.

Tổng hợp quang hóa là phản ứng thu nhiệt, chuyển CO2 và H2O thành gluco và O2 nhờ thực vật khi có ánh sáng.

Vitamin B12 là những hợp chất hữu cơ có nguyên tử cobalt ở trung tâm, với tên gọi là những cobalamin và có hoạt tính sinh học trên cơ thể người.

g tổng hợp thymidylate, một thành phần trong phân tử ADN, cung cấp nguyên liệu để tổng hợp ADN, góp phần vào quá trình phân chia tế bào và trưởng thành tế bào trong cơ thể. Thiếu vitamin B12 cho thấy ảnh hưởng rõ rệt lên những dòng tế bào có sự phân bào nhiều như các tế bào máu, tế bào biểu mô (nhất là ở niêm mạc đường tiêu hóa); gây suy thoái chất myelin, một chất béo và là thành phần quan trọng của tế bào thần kinh, gây ra những triệu chứng thần kinh.

Cisplatin là hợp chất của platin gồm 1 nguyên tử platin nối với 2 nguyên tử clo và 2 phân tử amoniac ở vị trí cis, có tác dụng độc với tế bào, chống u và thuộc loại các chất alkyl hóa. Cisplatin tạo thành các liên kết chéo bên trong và giữa các sợi DNA, nên làm thay đổi cấu trúc của DNA và ức chế tổng hợp DNA. Ngoài ra, ở một mức độ thấp hơn, cisplatin ức chế tổng hợp protein và RNA. Thuốc không có tác dụng đặc hiệu trên một pha nào của chu kỳ tế bào.

Auranofin là phức của vàng với các phosphin được sử dụng như thuốc chống thấp khớp, dùng điều trị bệnh viêm khớp dạng thấp.

Một số kim loại có liên kết kiểu phức là những hợp phần quan trọng của một số men (enzim), đặc biệt là những men oxi hoá, chẳng hạn các phenol oxidazơ hay enzim (có khả năng oxi hoá phenol hoặc amin thành quinon) là dẫn xuất phức của đồng.

Phức chất còn đóng vai trò to lớn đối với hoá học lý thuyết như góp phần cung cấp thêm các hiểu biết về trạng thái của các ion trong dung dịch, hay phát triển lý thuyết tĩnh điện về axit- baz.

Nếu phức chất là muối, đuôi "ic" nếu phức chất là axit. Sau đây là cách gọi tên của một số kim loại thường gặp trong phức anion: Fe: ferrat Cu: cuprat Hg: hygrat Pb: plumbat Ag: argentat Pt: platinat Au: aurat Sn: stannat Co: cobaltat Al: aluminat Zn: Zincat. Ví dụ: [Cr(NH3)6](NO3)3: Hexaammin cobalt (III) nitrat [Pt(en)2Cl2]Br2: Dicloro bis(etilendiamin) platin (IV) bromua K2[Ni(CN)6]: Kali hexacyano niccolat (II) K[Au(CN)2]: Kali dicyano aurat (I).

Một trong những nguyên nhân làm cho hóa học phức chất trở nên rất phức tạp là sự đa dạng của các đồng phân và các cách phát sinh ra chúng. Có hai loại đồng phân chính: - Đồng phân cấu trúc: M liên kết với các nguyên tử khác nhau - Đồng phân lập thể: M liên kết với các nguyên tử như nhau nhưng cách sắp xếp các nguyên tử trong không gian xung quanh M khác nhau.

Đồng phân cầu phối trí xuất hiện khi phối tử ở bên ngoài chuyển vào trong cầu nội. Tùy theo loại phối tử được thay thế mà đồng phân cầu phối trí lại được phân thành 3 loại: a- Đồng phân hydrat: tạo nên do sự thay thế phối tử H2O trong cầu nội bằng ion khác ở cầu ngoại. Ví dụ: Hợp chất CrCl3(H2O)6 có 3 đồng phân hydrat: [Cr(H2O)6]Cl3: màu tím [Cr(H2O)5Cl]Cl2.H2O: màu xanh lục [Cr(H2O)4Cl2]Cl.2H2O: màu xanh lục.

Đồng phân ion hóa: tạo nên do sự thay phối tử trong cầu nội bằng ion hay phân tử khác (không phải H2O) ở cầu ngoại. Ví dụ: [Co(NH3)4Br2]SO4: màu tím; [Co(NH3)4SO4]Br2: màu đỏ.

Đồng phân phối trí: xảy ra trong những phức chất mà cả cation và anion đều là ion phức, sự trao đổi phối tử giữa các ion phức đó làm xuất hiện đồng phân phối.

Đồng phân quang học là gì?

Ánh sáng không phân cực là ánh sáng như thế nào?

Chất nào được gọi là chất có hoạt tính quang học?

Các enantiomer có thể quay mặt phẳng của ánh sáng phân cực.

Phần lớn cơ thể người là chiral (như hai bàn tay).

Phức bát diện dạng cis có đồng phân quang học vì không có mặt phẳng đối xứng. Dạng trans không có đồng phân quang học vì có mặt phẳng đối xứng. Ví dụ: Xét phức [Co(en)2Cl2]+ Dạng cis trong hình trên không có yếu tố đối xứng trong toàn bộ phân tử nên có hoạt tính quang học. Dạng trans sẽ có mặt phẳng đối xứng là mặt phẳng qua trục Cl - Cl nên phức không có hoạt tính quang học. Các phương tách đồng phân quang học: Trong đa số trường hợp, nhờ các phản ứng thông thường người ta điều chế được các raxemic không có hoạt tính quang học. Để tách các chất đối quang từ các raxemic có thể dùng các phương pháp sau: 1/ Tách riêng hỗn hợp bằng phương pháp cơ học: Trong một số trường hợp, khi kết tinh, dạng d và dạng l sẽ kết tinh riêng rẽ và có dạng tinh thể khác nhau. Nếu các tinh thể khá lớn và rõ ràng thì có thể dùng tay để tách riêng chúng.

Ở nhiệt độ thấp hơn 13,2oC các đồng phân d và l- K3[Co(C2O4)3] có dạng tinh thể khác nhau sẽ tách ra từ dung dịch raxemic K3[Co(C2O4)3] và ta có thể tách chúng ra bằng tay.

Kết tinh một đồng phân bằng cách cho thêm tinh thể chất đồng hình vào để tạo mầm tinh thể.

Phương pháp hấp phụ trên các chất hấp phụ có hoạt tính quang học.

Để tách riêng các đồng phân ra khỏi raxemic phải lắc mạnh dung dịch raxemic với bột chất hấp phụ.