Title Bài 19 Đại cương về kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất..pdf ✅

1 Bài 19. I C G V I I CHU TI D TH H T A. TÓ TẮT Ý THU T A. MỤC TIÊU BÀI HỌC – Nêu được đặc điểm cấu hình electron của nguyên tử kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất (từ Sc đến Cu). – Trình bày được một số tính chất vật lí của kim loại chuyển tiếp (nhiệt độ nóng chảy, khối lượng riêng, độ dẫn điện và dẫn nhiệt, độ cứng) và ứng dụng của kim loại chuyển tiếp ứng từ các tính chất đó. – Nêu được sự khác biệt các số liệu về nhiệt độ nóng chảy, khối lượng riêng, độ dẫn điện, độ cứng,... giữa một số kim loại chuyển tiếp so với kim loại họ s. – Nêu được xu hướng có nhiều số oxi hoá của nguyên tố chuyển tiếp. – Nêu được các trạng thái oxi hoá phổ biến, cấu hình electron, đặc tính có màu của một số ion kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất. – Thực hiện được (hoặc quan sát video) thí nghiệm xác định hàm lượng muối Fe(II) bằng dung dịch thuốc tím. – Thực hiện được thí nghiệm kiểm tra sự có mặt từng ion riêng biệt: Cu2+, Fe3+ . B. I TH C TRỌ G TÂ 1. ặc điểm cấu hình electron của kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất từ Sc đến Cu Đa số các nguyên tử của kim loại chuyển tiếp có cấu hình electron phân lớp d chưa được lấp đầy (ngoại lệ với nhóm IB, IIB; trong một số tài liệu không chấp nhận IIB thuộc kim loại chuyển tiếp) và phân lớp f chưa lấp đầy (dãy lanthanide và actinide; trong một số tài liệu gọi là inner transition elements). Trong phạm vi hẹp, kim loại chuyển tiếp là những nguyên tố tạo thành ít nhất là một ion có orbital d chưa lấp đầy (ngoại trừ IIIB). Cấu hình electron tổng quát của kim loại chuyển tiếp khối d thường (n-1)d1-10ns 1-2 . Cấu hình electron có 1, 2 electron ngoài cùng nên thường là kim loại. Gọi nguyên tố chuyển tiếp do ở giữa các nguyên tố khối s chuyển tiếp với các khối p. 2. Tính chất vật lí của kim loại chuyển tiếp (nhiệt độ nóng chảy, khối lượng riêng, độ dẫn điện và dẫn nhiệt, độ cứng) và ứng dụng của kim loại chuyển tiếp ứng từ các tính chất đó. Theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, các nguyên tố chuyển tiếp do hiệu ứng “co d” bán kính nguyên tử và ion có xu hướng giảm, khi phân lớp d đầy electron do hiệu ứng đẩy electron dẫn đến bán kính có xu hương tăng.
2 So sánh bán kính của các nguyên tố chu kì 4: Sc ≥ Ti ≥ V ≥ Cr < Mn > Fe ≈ Co ≈ Ni ≤ Cu ≤ Zn Bán kính của Fe, Co, Ni có gần bằng nhau dù điện tích hạt nhân tăng là hiệu ứng đẩy trong tăng dẫn đến hiệu ứng chắn tăng. Bán kính gần bằng nhau rất thuận lợi trong chế tạo các hợp kim của ba nguyên tố này. Khối lượng nguyên tử tăng và bán kính giảm dẫn đến khối lượng riêng có xu hướng tăng: Sc < Ti < V < Cr < Mn < Fe < Co < Ni < Cu > Zn 3. Xu hướng có nhiều số oxi hoá của nguyên tố chuyển tiếp. Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn [Ar] 3d1 4s2 [Ar] 3d2 4s2 [Ar] 3d3 4s2 [Ar] 3d5 4s1 [Ar] 3d5 4s2 [Ar] 3d6 4s2 [Ar] 3d7 4s2 [Ar] 3d8 4s2 [Ar] 3d10 4s1 [Ar] 3d10 4s2 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +2 +2 +2 +2 +2 +2 +2 +2 +2 +2 +3 +3 +3 +3 +3 +3 +3 +3 +3 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +4 +5 +5 +5 +5 +5 +6 +6 +6 +7 Các electron của nguyên tố chuyển tiếp (n -1)dns có mức năng lượng của 3d và 4s tương đối gần nhau nên xu hướng tham gia hình thành liên kết do đó xu hướng dễ tạo nhiều số oxi hóa. Do đa dạng số oxi hóa cùng với cấu trúc hóa học là một trong những yếu tố để kim loại chuyển tiếp được sử dụng làm chất xúc tác trong nhiều quá trình hóa học. 4. ặc tính có màu của một số ion kim loại chuyển tiếp. Một số hợp chất của kim loại chuyển tiếp có màu là do chuyển dịch electron d -d, chuyển phổ điện tích (trường hợp MnO4 - , Cr2O7 2- ,..) hoặc do phân cực hóa (AgCl, AgBr, AgI,...). Hợp chất có màu sắc là do hấp thụ bước sóng trong vùng ánh sáng nhìn thấy (bước sóng 380 nm – 740 nm). Tần số của ánh sáng bị hấp thụ phụ thuộc phối tử, số oxi hóa của kim loại chuyển tiếp và kích thước của ion kim loại. Nhiều ion nguyên tố chuyển tiếp khi electron của phân lớp d đầy đủ hoặc không có

4 a) Thí nghiệm tạo kết tủa Dựa vào độ tan thấp của hydroxide Na+ , K+ , Ba2+ Mg2+ Al3+ Zn2+ Cu2+ Fe2+ Fe3+ khó kết tủa hydroxide Mg(OH)2↓ trắng Al(OH)3↓ trắng Zn(OH)2↓ trắng Cu(OH)2↓ xanh Fe(OH)2↓ lục nhạt Fe(OH)3↓ nâu đỏ Lưu ý: Al(OH)3, Zn(OH)2 dễ tan trong OHdư của dung dịch kiềm mạnh. b) Thí nghiệm oxi hóa – khử Khi cho muối Ivào dung dịch Cu2+ thu được kết tủa (sử dụng để phân tích định lượng Cu2+ trong dung dịch): 2Cu2+ + 4I- → 2CuI + I2 Muối Icũng có phản ứng oxi hóa – khử với dung dịch Fe3+ (sử dụng hồ tinh bột để nhận ra I2 trong dung dịch): 2Fe3+ + 2I- → 2Fe2+ + I2 Ngoài ra, một số muối sulfur tan (S2- ) tạo kết tủa màu đen với Cu2+, xảy ra phản ứng oxi hóa khử với Fe3+ . c) Thí nghiệm tạo phức Trong môi trường acid, Fe3+ tạo kết tủa keo xanh phổ (Prussian blue) khi sử dụng thuốc thử K4[Fe(CN)6]: Fe3+ + [Fe(CN)6] 4- Fe4[Fe(CN)6]3 Cu2+ tạo phức đỏ thẫm: Cu2+ + [Fe(CN)6] 4- Cu2[Fe(CN)6] Thuốc thử KSCN tạo phức màu đỏ máu với Fe3+: Fe3+ + SCNFe(SCN)2+ Trong dung dịch, khi bỏ qua liên kết phối trí với nước, chỉ xét phối tử SCNcó tồn tại khoảng 6 loại sau: [Fe(SCN)]2+; [Fe(SCN)2] + ; [Fe(SCN)3]; [Fe(SCN)4] - ; [Fe(SCN)5] 2- ; [Fe(SCN)6] 3- . Xét cân bằng chủ yếu tạo phức Fe(SCN)2 + . Trong một số thí nghiệm, cho KSCN vào dung dịch CuSO4 thu được kết tủa đen. Dung dịch NH3 dư tạo phức xanh thẫm với Cu2+ và tạo kết tủa nâu đỏ với Fe3+ .