Hóa học phối trí
Hợp chất phối trí có nguyên tử hoặc ion kim loại trung tâm được bao quanh bởi các phối tử cho mật độ electron. Tính chất phụ thuộc đồng thời vào kim loại, trạng thái oxi hóa, tập phối tử và cách sắp xếp ba chiều quanh tâm.
Tâm kim loại, phối tử và số phối trí
Phối tử gắn qua một hoặc nhiều nguyên tử cho. Phối tử một càng dùng một vị trí cho; phối tử chelate đa càng dùng nhiều vị trí. Số phối trí đếm nguyên tử cho liên kết trực tiếp với kim loại, không đơn giản là số phân tử phối tử. Trong [Co(NH₃)₆]³⁺ có sáu N cho nên số phối trí là 6. Hình học làm thay đổi tách mức orbital, do đó ảnh hưởng màu, từ tính và phản ứng.
[Co(NH3)6]3+ → CN = 6
Số oxi hóa là công cụ ghi sổ hình thức
Số oxi hóa hình thức của kim loại được tìm bằng cân bằng điện tích phối tử với điện tích toàn phức. Nó hữu ích cho đếm electron nhưng không đồng nhất với điện tích riêng phần đo được. Trong [Fe(CN)₆]⁴⁻, sáu CN⁻ cho tổng −6, toàn phức −4 nên Fe hình thức là +2. Trường phối tử cũng phá suy biến các orbital d của kim loại.
[Fe(CN)6]4−: 6×(−1) + x = −4 → Fe = +2
Màu và từ tính đến từ cấu trúc electron
Khi năng lượng ánh sáng khả kiến khớp chuyển mức electron cho phép, một số bước sóng bị hấp thụ và ánh sáng truyền hoặc phản xạ có màu. Không có một màu cố định chỉ từ ion kim loại: phối tử, hình học và số oxi hóa đều quan trọng. Electron độc thân tạo thuận từ; việc electron ghép đôi ở mức thấp hay lên mức cao phụ thuộc cạnh tranh giữa tách mức trường phối tử và năng lượng ghép đôi.
Đồng phân và chelate
Các phức có cùng công thức có thể khác cách nối hoặc sắp xếp không gian. Đồng phân cis/trans và quang học có thể làm thay đổi tính chất vật lý hay sinh học. Phối tử chelate đa càng thường tạo phức bền vì nhiều nguyên tử cho cùng giữ một kim loại; để tách hoàn toàn phải phá hoặc tổ chức lại nhiều tiếp xúc liên kết.
Ví dụ tính toán
1. Số oxi hóa của coban
Lời giải
Trong [CoCl₄]²⁻, bốn Cl⁻ cho −4; Co phải là +2 để tổng bằng −2.
2. Số phối trí với phối tử hai càng
Lời giải
Ba etylendiamin, mỗi phối tử cho hai N, nên [M(en)₃] có số phối trí 6.
3. Suy ra electron độc thân
Lời giải
Phức bị hút vào vùng gradient từ trường phải có ít nhất một electron độc thân và do đó thuận từ.