Kim loại chuyển tiếp & Phức chất
Tài liệu Kim loại chuyển tiếp & Phức chất trong Kho Tài Liệu Vàng LUKATO.
LUKATO AI · LUKATO Edutainment
DAILY CONCEPT PAPER · VIETNAMESE HIGH SCHOOL · study.thptai.kr
LUKATO AI · HỌC 10 PHÚT MỖI NGÀY · Hóa Học · Chủ đề 03 · Kim loại chuyển tiếp & Phức chất
01 / 15
HÓA HỌC · CHỦ ĐỀ 03 VÔ CƠ MỚI
Kim loại
chuyển tiếp
& Phức chất
Cấu hình electron · Liên kết cho - nhận · Phối tử (Ligand) · Số phối trí · Hình học phức chất · Danh pháp · Sự hình thành màu sắc
Chào mừng em đến với phần kiến thức hoàn toàn mới và "khó nhằn" nhất của chương trình Hóa học 12 (CT GDPT 2018). Đây là phần kiến thức được đưa xuống từ chương trình Hóa học Đại cương ở Đại học, khiến rất nhiều học sinh và giáo viên bỡ ngỡ.
Trong đề thi THPTQG 2026, phần này sẽ là "mỏ vàng" để phân loại học sinh khá giỏi. Em sẽ phải đối mặt với các khái niệm lạ lẫm như Phối tử (Ligand) , Số phối trí , và Hình học của phức chất . Đặc biệt, cái bẫy kinh điển về thứ tự mất electron khi tạo ion (4s mất trước 3d) sẽ khiến 90% học sinh mất điểm oan. Hãy cùng LUKATO AI chinh phục nó!
Đối tượng
Lớp 12 THPTQG 2026
Thời lượng
15 phút đọc xuôi 1 lần
Số trang
15 trang 6 khái niệm + 4 tổng kết
HÔM NAY EM SẼ HỌC 6 khái niệm · 4 trang tổng kết
1 Kim loại chuyển tiếp dãy 1 Cấu hình 3d^x 4s^y · Ngoại lệ Cr, Cu TR.02-03
2 Phức chất (Complexes) Nguyên tử trung tâm & Phối tử (Ligand) TR.04-05
3 Hình học của Phức chất Bát diện, Tứ diện, Vuông phẳng TR.06-07
4 Danh pháp Phức chất Quy tắc gọi tên · Đuôi "-ate" TR.08-09
5 Sự hình thành màu sắc Bước nhảy electron d-d TR.10
6 Chiến thuật 3 Phần THPTQG Phần I / II / III · phân loại câu hỏi TR.11
✓ Tổng kết Bảng Phức chất · 10 quy tắc · 5 sai lầm TR.12-15
LUKATO AI · LUKATO Edutainment
HÓA HỌC · CHỦ ĐỀ 03 · KHÁI NIỆM 1 · KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP · study.thptai.kr
LUKATO AI · HỌC 10 PHÚT MỖI NGÀY · Hóa Học · Chủ đề 03 · Kim loại chuyển tiếp & Phức chất
02 / 15
01 KHÁI NIỆM 1/2 · KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP DÃY THỨ NHẤT
Kim loại chuyển tiếp — "những kẻ điền dở dang phân lớp d"
Kim loại chuyển tiếp dãy thứ nhất gồm 10 nguyên tố từ Scandium (Z=21) đến Zinc (Z=30). Đặc trưng lớn nhất của chúng là có các electron đang điền vào phân lớp 3d. Chính phân lớp 3d chưa bão hòa này tạo ra những tính chất hóa học cực kỳ độc đáo.
⦿ Cấu hình electron tổng quát
[Ar] 3d^x 4s^y
Trong đó: x từ 1 đến 10; y thường là 2 (đôi khi là 1).
Ví dụ: Sắt (Fe, Z=26): [Ar] 3d^6 4s^2.
⚠ Hai ngoại lệ kinh điển (Bắt buộc thuộc)
Do trạng thái bán bão hòa (d^5) và bão hòa (d^{10}) có mức năng lượng thấp (rất bền vững), một electron từ phân lớp 4s sẽ "nhảy" sang 3d:
- Crom (Cr, Z=24): Đáng lẽ là 3d^4 4s^2, nhưng thực tế là [Ar] 3d^5 4s^1 .
- Đồng (Cu, Z=29): Đáng lẽ là 3d^9 4s^2, nhưng thực tế là [Ar] 3d^{10} 4s^1 .
FIG.01 · Cấu hình electron đặc biệt của Cr và Cu
LUKATO AI · LUKATO Edutainment
HÓA HỌC · CHỦ ĐỀ 03 · KHÁI NIỆM 1 · TÍNH CHẤT VÀ TẠO ION · study.thptai.kr
LUKATO AI · HỌC 10 PHÚT MỖI NGÀY · Hóa Học · Chủ đề 03 · Kim loại chuyển tiếp & Phức chất
03 / 15
01 KHÁI NIỆM 2/2 · TÍNH CHẤT VÀ SỰ TẠO THÀNH ION
Sự tạo thành ion — "Mất 4s trước, mất 3d sau"
Đây là cái bẫy kinh điển nhất! Khi kim loại chuyển tiếp nhường electron để tạo thành ion dương, chúng KHÔNG mất electron ở phân lớp 3d trước (dù 3d viết sau cùng). Chúng phải mất electron ở lớp ngoài cùng là 4s trước.
⚠ Bẫy Cấu hình Ion (Phần I & II)
Ví dụ: Sắt (Fe, Z=26) có cấu hình: [Ar] 3d^6 4s^2.
Tạo Fe^{2+}: Mất 2e ở phân lớp 4s \to [Ar] 3d^6 .
Tạo Fe^{3+}: Mất tiếp 1e ở phân lớp 3d \to [Ar] 3d^5 .
(Tuyệt đối KHÔNG viết Fe^{2+} là [Ar] 3d^4 4s^2).
★ Tính chất Hóa học đặc trưng
- Nhiều trạng thái oxi hóa: Do năng lượng của 3d và 4s xấp xỉ nhau, chúng có thể nhường số lượng e khác nhau. (VD: Mn có số oxi hóa từ +2 đến +7).
- Hợp chất có màu: Đa số các ion kim loại chuyển tiếp trong dung dịch đều có màu sắc rực rỡ (sẽ giải thích ở phần sau).
- Hoạt tính xúc tác: Bề mặt của chúng dễ dàng hấp phụ các chất phản ứng. (VD: Fe xúc tác tổng hợp NH_3, V_2O_5 xúc tác sản xuất H_2SO_4).
⦿ Tính chất Vật lí chung
So với kim loại kiềm (nhóm IA), kim loại chuyển tiếp có:
- Khối lượng riêng lớn: Các nguyên tử xếp khít nhau hơn (Osmium và Iridium nặng nhất).
- Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi cao: Do có sự tham gia của cả electron 4s và 3d vào liên kết kim loại, làm liên kết rất bền chặt. (Tungsten/Wolfram nóng chảy ở 3422^\circ\text{C}).
- Độ cứng cao: Rất cứng và bền cơ học.
- Dẫn điện, dẫn nhiệt tốt: Bạc (Ag) và Đồng (Cu) là những kim loại dẫn điện tốt nhất.
LUKATO AI · LUKATO Edutainment
HÓA HỌC · CHỦ ĐỀ 03 · KHÁI NIỆM 2 · PHỨC CHẤT LÀ GÌ · study.thptai.kr
LUKATO AI · HỌC 10 PHÚT MỖI NGÀY · Hóa Học · Chủ đề 03 · Kim loại chuyển tiếp & Phức chất
04 / 15
02 KHÁI NIỆM 1/2 · PHỨC CHẤT (COORDINATION COMPLEXES)
Phức chất — "vị vua và những kẻ hầu cận"
Phức chất (hay hợp chất phối trí) là một cấu trúc hóa học phức tạp, trong đó có một nguyên tử hoặc ion kim loại ở trung tâm, được bao quanh bởi các phân tử hoặc ion khác. Hãy tưởng tượng kim loại là "Vị vua", còn các phân tử bao quanh là "Kẻ hầu cận".
⦿ Cấu tạo của Phức chất
Gồm 2 thành phần chính:
- Nguyên tử/Ion trung tâm (Central atom): Thường là ion của kim loại chuyển tiếp (vì chúng có các obitan d trống để nhận electron).
- Phối tử (Ligand): Là các phân tử hoặc ion bao quanh nguyên tử trung tâm. Chúng BẮT BUỘC phải có ít nhất một cặp electron chưa liên kết (lone pair) để "cho" nguyên tử trung tâm.
★ Các Phối tử (Ligand) phổ biến
Phân tử trung hòa: Nước (H_2O), Amoniac (NH_3), Carbon monoxide (CO).
Ion âm (Anion): Clorua (Cl^-), Xyanua (CN^-), Hydroxit (OH^-).
FIG.02 · Cấu tạo của ion phức [Cu(NH_3)_4]^{2+}
LUKATO AI · LUKATO Edutainment
HÓA HỌC · CHỦ ĐỀ 03 · KHÁI NIỆM 2 · LIÊN KẾT CHO NHẬN · study.thptai.kr
LUKATO AI · HỌC 10 PHÚT MỖI NGÀY · Hóa Học · Chủ đề 03 · Kim loại chuyển tiếp & Phức chất
05 / 15
02 KHÁI NIỆM 2/2 · LIÊN KẾT CHO - NHẬN VÀ SỐ PHỐI TRÍ
Liên kết Cho - Nhận — "kẻ có tiền, người có túi"
Làm thế nào mà các phân tử trung hòa như H_2O hay NH_3 lại có thể dính chặt vào ion kim loại? Đó là nhờ một loại liên kết cộng hóa trị đặc biệt: Liên kết cho - nhận (Coordinate covalent bond).
⦿ Bản chất Liên kết Cho - Nhận
Trong liên kết cộng hóa trị bình thường, mỗi nguyên tử góp 1 electron để dùng chung. Nhưng trong liên kết cho - nhận:
- Phối tử (Ligand): Đóng vai trò "Kẻ cho". Nó cung cấp cả cặp electron chưa liên kết.
- Ion trung tâm: Đóng vai trò "Kẻ nhận". Nó cung cấp obitan trống (thường là obitan d) để chứa cặp electron đó.
Kí hiệu bằng mũi tên: Phối tử \to Ion trung tâm
⚠ Số phối trí (Coordination Number - CN)
Số phối trí là tổng số liên kết cho - nhận được tạo thành giữa các phối tử và nguyên tử trung tâm.
Ví dụ: Trong [Fe(CN)_6]^{3-}, có 6 ion CN^- liên kết với Fe^{3+}, vậy Số phối trí = 6.
Các số phối trí phổ biến nhất là 6, 4 và 2 .
① Bài mẫu · Xác định thành phần phức chất
Đề: Cho phức chất có công thức [Ag(NH_3)_2]Cl. Hãy xác định:
a) Ion phức và ion ngoài (counter ion).
b) Nguyên tử trung tâm và điện tích của nó.
c) Phối tử và Số phối trí.
Giải chi tiết:
- Ion phức và ion ngoài:
Phần nằm trong ngoặc vuông [...] là ion phức: [Ag(NH_3)_2]^+.
Phần nằm ngoài là ion ngoài: Cl^-.
- Nguyên tử trung tâm:
Là kim loại nằm đầu tiên trong ngoặc vuông: Bạc (Ag).
Vì NH_3 trung hòa (điện tích 0), mà cả cụm mang điện +1 (để cân bằng với Cl^-), nên điện tích của Ag là +1 (Ag^+).
- Phối tử và Số phối trí:
Phối tử là phân tử bám xung quanh: NH_3.
Có 2 phân tử NH_3 bám vào, nên Số phối trí = 2.
LUKATO AI · LUKATO Edutainment
HÓA HỌC · CHỦ ĐỀ 03 · KHÁI NIỆM 3 · HÌNH HỌC PHỨC CHẤT · study.thptai.kr
LUKATO AI · HỌC 10 PHÚT MỖI NGÀY · Hóa Học · Chủ đề 03 · Kim loại chuyển tiếp & Phức chất
06 / 15
03 KHÁI NIỆM 1/2 · HÌNH HỌC CỦA PHỨC CHẤT
Hình học phức chất — được quyết định bởi Số phối trí
Các phối tử mang các cặp electron (mang điện âm) nên chúng sẽ đẩy nhau. Để hệ thống bền vững nhất, các phối tử sẽ tự động sắp xếp trong không gian sao cho khoảng cách giữa chúng là xa nhất có thể. Hình dạng của phức chất phụ thuộc hoàn toàn vào Số phối trí.
1. Số phối trí = 6 \to Bát diện (Octahedral)
Đây là hình học phổ biến nhất. 6 phối tử nằm ở 6 đỉnh của một hình bát diện đều. Ion trung tâm nằm ở giữa.
Góc liên kết: 90^\circ và 180^\circ.
Ví dụ: [Fe(H_2O)_6]^{3+}, [Co(NH_3)_6]^{3+}.
2. Số phối trí = 4 \to Tứ diện hoặc Vuông phẳng
Có 2 khả năng xảy ra:
Tứ diện (Tetrahedral): 4 phối tử nằm ở 4 đỉnh của hình tứ diện đều. Góc \sim 109{,}5^\circ. (VD: [Zn(OH)_4]^{2-}).
Vuông phẳng (Square planar): 4 phối tử nằm trên cùng một mặt phẳng, tạo thành hình vuông. Góc 90^\circ. (VD: [Pt(NH_3)_4]^{2+}).
3. Số phối trí = 2 \to Đường thẳng (Linear)
2 phối tử nằm đối diện nhau qua ion trung tâm tạo thành một đường thẳng. Góc 180^\circ.
Ví dụ: [Ag(NH_3)_2]^+, [Ag(CN)_2]^-.
FIG.03 · Các dạng hình học phổ biến của phức chất
LUKATO AI · LUKATO Edutainment
HÓA HỌC · CHỦ ĐỀ 03 · KHÁI NIỆM 4 · DANH PHÁP PHỨC CHẤT · study.thptai.kr
LUKATO AI · HỌC 10 PHÚT MỖI NGÀY · Hóa Học · Chủ đề 03 · Kim loại chuyển tiếp & Phức chất
07 / 15
04 KHÁI NIỆM 1/2 · DANH PHÁP PHỨC CHẤT (NOMENCLATURE)
Gọi tên Phức chất — "Cation trước, Anion sau"
Việc gọi tên phức chất tuân theo quy tắc của IUPAC. Thoạt nhìn có vẻ dài dòng và đáng sợ, nhưng thực chất nó được ghép lại từ các "khối từ vựng" rất logic. Hãy nắm chắc quy tắc thứ tự gọi tên.
⦿ Quy tắc chung
- Luôn gọi tên Cation (ion dương) trước , sau đó mới gọi tên Anion (ion âm) sau . (Giống như gọi tên Natri clorua).
- Trong nội bộ Ion phức (phần nằm trong ngoặc vuông), thứ tự gọi tên là: Số lượng phối tử \to Tên phối tử \to Tên kim loại trung tâm \to (Hóa trị của kim loại) .
- Nếu có nhiều loại phối tử khác nhau, gọi tên chúng theo thứ tự bảng chữ cái tiếng Anh (không tính tiền tố chỉ số lượng).
★ Tên các Phối tử thường gặp
H_2O: aqua
NH_3: ammine (chú ý có 2 chữ m)
CO: carbonyl
Cl^-: chloro
CN^-: cyano
OH^-: hydroxo
⚠ Bẫy "Đuôi -ate" (Cực kỳ quan trọng)
Nếu toàn bộ Ion phức mang điện tích ÂM (Anion phức), tên của kim loại trung tâm BẮT BUỘC phải thêm đuôi "-ate" . Đôi khi phải dùng tên Latin của kim loại.
Sắt (Fe) \to ferrate
Đồng (Cu) \to cuprate
Bạc (Ag) \to argentate
Kẽm (Zn) \to zincate
Nhôm (Al) \to aluminate
(Nếu ion phức mang điện dương hoặc trung hòa, giữ nguyên tên tiếng Anh bình thường như Iron, Copper, Silver...).
✓ Tiền tố chỉ số lượng
2: di
3: tri
4: tetra
5: penta
6: hexa
LUKATO AI · LUKATO Edutainment
HÓA HỌC · CHỦ ĐỀ 03 · KHÁI NIỆM 4 · BÀI TẬP MẪU GỌI TÊN · study.thptai.kr
LUKATO AI · HỌC 10 PHÚT MỖI NGÀY · Hóa Học · Chủ đề 03 · Kim loại chuyển tiếp & Phức chất
08 / 15
04 KHÁI NIỆM 2/2 · BÀI TẬP MẪU GỌI TÊN PHỨC CHẤT
Bài tập mẫu — "lắp ráp các khối từ vựng"
Hãy cùng thực hành gọi tên 2 phức chất kinh điển: một cái có ion phức là Cation (dương), và một cái có ion phức là Anion (âm).
① Bài mẫu 1 · Ion phức là Cation
Đề: Gọi tên phức chất [Cu(NH_3)_4]SO_4.
Phân tích:
- Xác định Cation/Anion: Cation là ion phức [Cu(NH_3)_4]^{2+}. Anion là SO_4^{2-} (sulfate). Gọi Cation trước, Anion sau.
- Phân tích Ion phức:
Số lượng phối tử: 4 \to tetra .
Tên phối tử: NH_3 \to ammine .
Kim loại: Cu mang điện tích +2 (vì NH_3 trung hòa) \to copper(II) . (Không thêm đuôi -ate vì ion phức mang điện dương).
- Ghép lại: tetra + ammine + copper(II) + sulfate.
Tên gọi: tetraamminecopper(II) sulfate
② Bài mẫu 2 · Ion phức là Anion (Cẩn thận đuôi -ate)
Đề: Gọi tên phức chất K_3[Fe(CN)_6].
Phân tích:
- Xác định Cation/Anion: Cation là K^+ (potassium). Anion là ion phức [Fe(CN)_6]^{3-}. Gọi potassium trước.
- Phân tích Ion phức:
Số lượng phối tử: 6 \to hexa .
Tên phối tử: CN^- \to cyano .
Hóa trị kim loại: 3 \cdot (+1) + x + 6 \cdot (-1) = 0 \Rightarrow x = +3.
Kim loại: Fe nằm trong Anion phức \to Phải dùng tên Latin + đuôi -ate \to ferrate(III) .
- Ghép lại: potassium + hexa + cyano + ferrate(III).
Tên gọi: potassium hexacyanoferrate(III)
LUKATO AI · LUKATO Edutainment
HÓA HỌC · CHỦ ĐỀ 03 · KHÁI NIỆM 5 · MÀU SẮC PHỨC CHẤT · study.thptai.kr
LUKATO AI · HỌC 10 PHÚT MỖI NGÀY · Hóa Học · Chủ đề 03 · Kim loại chuyển tiếp & Phức chất
09 / 15
05 KHÁI NIỆM SỰ HÌNH THÀNH MÀU SẮC CỦA PHỨC CHẤT
Màu sắc rực rỡ — "bước nhảy electron d-d"
Hầu hết các hợp chất của kim loại nhóm s và p đều có màu trắng (hoặc không màu). Nhưng hợp chất của kim loại chuyển tiếp lại có màu sắc cực kỳ rực rỡ (Đồng màu xanh, Sắt màu vàng nâu, Mangan màu tím). Tại sao vậy?
⦿ Sự tách mức năng lượng d
Bình thường, 5 obitan d của kim loại có mức năng lượng bằng nhau. Nhưng khi các phối tử (mang điện âm) tiến lại gần để tạo phức, lực đẩy tĩnh điện làm cho 5 obitan d này bị tách thành 2 nhóm có mức năng lượng khác nhau (nhóm thấp và nhóm cao).