Bài giảng : Thuốc thử hữu cơ trong hóa phân tích part 1

Chia sẻ: Ajfak Ajlfhal | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:20

Thêm vào BST

Báo xấu

184
lượt xem 41
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Thuôc thử hữu cơ có nhiêu ứng dụng trong hoá học phân tích, nó đã được sử dụng trong phương pháp trọng lượng, chuẩn độ, trắc quang và trong các phép phân tích công cụ khác. Trong phân tích trọng lượng, việc tìm ra thuôc thử 8-Hydroxyquinoline và dimethylglioxim là mot ví dụ điểnn hình. Trong phân tích thể tích quan học, nhiều thuốc thử hữu cơ tạo sản phẩm có màu voi ion kim loại, được dùng để phân tích dạng vết các ion kim loại ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng : Thuốc thử hữu cơ trong hóa phân tích part 1

I H C À N NG TRƯ NG I H C SƯ PH M  LÊ TH MÙI BÀI GI NG THU C TH H U CƠ TRONG HÓA PHÂN TÍCH (Dùng cho Sinh viên chuyên Hóa i H c à N ng ) à N ng, 2008
M CL C L I NÓI U CHƯƠNG 1. PHÂN LO I THU C TH H U CƠ 1.1. NH NGHĨA 1.2. ƯU I M C A THU C TH H U CƠ SO V I THU C TH VÔ CƠ 1.3. M T S C TÍNH CƠ B N C A THU C TH H U CƠ 1.4. HƯ NG NGHIÊN C U C A THU C TH H U CƠ 1.5. PHÂN LO I THU C TH H U CƠ CHƯƠNG 2. LÝ THUY T V LIÊN K T PH I TRÍ 2.1.PHƯƠNG PHÁP LIÊN K T HÓA TR (VB 2.2.LÝ THUY T V TRƯ NG TINH TH 2.3. C U TRÚC PHÂN T VÀ TAN 2.4. PH C CHELATE (VÒNG CÀNG)G 2.5. S ÁN NG KHÔNG GIAN VÀ CH N L C 2.6. B N C A H P CH T PH I TRÍ 2.7. NG H C C A PH N NG TRONG THU C TH H U CƠ. CHƯƠNG 3 :NHÓM CH C PHÂN TÍCH VÀ NHÓM HO T TÍNH PHÂN TÍCH 3.1. NHÓM CH C PHÂN TÍCH 3.2. NHÓM HO T TÍNH PHÂN TÍCH CHƯƠNG 4: NH NG LU N I M LÝ THUY T V CƠ CH PH N NG GI A THU C TH H U CƠ VÀ ION VÔ CƠ 4.1.HI U NG TR NG LƯ NG 4.2. HI U NG MÀU 4.3. HI U NG KHÔNG GIAN 4.4. THUY T SONG SONG C A KYZHEЦOB 4.5. S PHÂN LY C A MU I N I PH C 4.6. S PHÂN LY C A MU I N I PH C 4.7. LIÊN K T HYDRO 3
4.8. TÁCH CHI T I V I THU C TH H U CƠ 4.8. TÁCH CHI T CÁC CHELATE PH N II GI I THI U CÁC THU C TH H U CƠ VÀ NG D NG TRONG PHÂN TÍCH CHƯƠNG 5. THU C TH PH I TRÍ O – O 5.1. PHENYLFLUORONE 5.2. PYROCATECHOL TÍM 5.3. CHROMAZUROL S 5.4. N–BENZOYL–N–PHENYL HYDROXYLAMINE VÀ NH NG CH T LIÊN QUAN 5.5.ACID CHLORANILIC VÀ NH NG D N XU T KIM LO I C A NÓ 5.6. CUPFERRON 5.7. THU C TH H N H P O,O–DONATING 5.8. Stillbazo 5.9. β-DIKETONE 5.10. PYROGALLOR VÀ BROMOPYROGALLOL CHƯƠNG 6 : THU C TH O-N 6.1. THU C TH ALIZARIN COMPLEXONE 6.2. THU C TH MUREXID HYDROXYLQUINOLINE ZINCON 6.3. XYLENOL DA CAM VÀ METHYLTHYMOL XANH 6.4. ASENAZO I VÀ MONOAZO DERIVATIVES OF PHENYL ARSONIC ACID ACID 6.7. EDTA VÀ CÁC COMPLEXONE KHÁC 6.8. H P CH T DIHYDROXYARYLAZO CHƯƠNG 7. THU C TH N–N 7.1. BIPYRIDINE VÀ CÁC H P CH T FERROIN KHÁC 7.2. TRIPYRIDYLTRIAZINE(TPTZ) VÀ PYRIDYLDIPHENYLTRIAZINE 7.3. Nh ng ch t d n xu t khác c a asym–triazine ã ư c nghiên c u thay th cho thu c th c a Fe, Cu, ho c Co (α–DIOXIME 7.4. PORPHYRIN 4
7.5. DIAMINOBENZIDINE VÀ NH NG THU C TH TƯƠNG T CHƯƠNG 8. THU C TH V I C U TRÚC S 8.1. DITHIZONE VÀ NH NG THU C TH TƯƠNG T 8.2. THIOXIN 8.3. NATRIDIETHYLDTHIOCARBAMATE VÀ CÁC THU C TH TƯƠNG T CHƯƠNG 9. THU C TH KHÔNG T O LIÊN K T PH I TRÍ 9.1. THU C TH OXY HÓA NEUTRAL RED 9.2. BRILLLIANT GREEN 9.3. THU C NHU M CATION RHODAMINE B CHƯƠNG 10. THU C TH H U CƠ CHO ANION10.1.CURCUMIN 155 10.2. MONOPYRAZOLONE VÀ BISPYRAZOLONE 10.3. 2–AMINOPERIMIDINE 5
L I NÓI U Thu c th h ư cơ có nhi u ng d ng trong hoá h c phân tích, nó ã ư c s d ng trong phương pháp tr ng lư ng, chu n , tr c quang và trong các phép phân tích công c khác. Trong phân tích tr ng lư ng, vi c tìm ra thu c th 8-Hydroxyquinoline và dimethylglioxim là m t ví d i n hình. Trong phân tích th tích, thu c th h u cơ quan tr ng nh t là EDTA và nh ng ch t tương t . Trong phân tích quang h c, nhi u thu c th h u cơ t o s n ph m có màu v i ion kim lo i, ư c dùng phân tích d ng v t các ion kim lo i. Ngày nay, nghiên c u thu c th h u cơ h u như có m t kh p các phương pháp phân tích. Nó h tr cho vi c tách, chi t, ch th và các ch c năng khác làm tăng nh y c a phép o. Do m i ch t ch th có tính ch t riêng, c trưng riêng v màu và kh năng t o ph c…nên n u có nh ng hi u bi t cơ b n v thu c th h u cơ s giúp cho ngư i làm công tác phân tích ch n l a úng ch th cho phép th cũng như tìm các i u ki n t i ưu cho ph n ng. Bi t ư c tính ch t c a thu c th , nhà phân tích cũng có th nh hư ng t ng h p các thu c th m i ưu vi t hơn. Bài gi ng “Thu c th h u cơ” g m 2 ph n: ph n 1 bao g m n i dung lý thuy t c a Thu c th h u cơ và ph n 2 là ph n tra c u các thu c th h u cơ và ng d ng c a chúng. i v i sinh viên chuyên ngành phân tích c n thi t nghiên c u ph n 1, khi làm chuyên và làm khóa lu n t t nghi p ph i nghiên c u ph n 2. N i dung ph n 1 g m các ph n sau ây: M u, Phân lo i thu c th h u cơ, Nhóm ho t tính phân tích và nhóm ch c phân tích, Nh ng lu n i m cơ b n c a v cơ ch ph n ng gi a ion vô cơ và thu c th h u cơ, Liên k t hóa h c trong thu c th h u cơ, D oán ph c a thu c th , Tính toán m t s h ng s c a thu c th h u cơ và ph c c a chúng, Phân lo i và gi i thi u tính ch t phân tích c a thu c th h u cơ, các thu c th quan tr ng. N i dung ph n 2 bao g m m t s thu c th h u cơ quan tr ng và ng d ng c a chúng trong phân tích.g Chúng tôi trân tr ng c m ơn nh ng ý ki n óng góp c a các b n c g n xa. 6
PH N I LÝ THUY T THU C TH H U CƠ CHƯƠNG 1 PHÂN LO I THU C TH H U CƠ 1.1. NH NGHĨA M t h p ch t hoá h c ư c s d ng phát hi n, xác nh hay tách trong quá trình phân tích hoá h c m t ch t hay h n h p c a nhi u ch t ư c g i là thu c th phân tích. Do ó thu c th phân tích bao g m c nh ng ch t ch th , ch t i u ch nh pH, dung d ch r a k t t a… V y m t h p ch t ch a carbon (tr CO2, CO, CaCO3) b t kỳ ho c tr c ti p ho c gián ti p ư c s d ng trong hoá phân tích ư c g i là ch t ph n ng phân tích h u cơ ho c g n hơn là thu c th h u cơ. Nghiên c u ph n ánh gi a thu c th h u cơ v i ion vô cơ và ng d ng nó vào phân tích th c ch t là nghiên c u quá trình t o ph c. S phát tri n lý thuy t hoá h c trong nh ng năm g n ây và c bi t là s ng d ng thuy t trư ng ph i t vào vi c nghiên c u các kim lo i chuy n ti p và ph c c a chúng ã giúp các nhà khoa h c nói chung và phân tích nói riêng hi u sâu s c nh ng y u t nh hư ng n b n c a ph c ch t, b n ch t ph h p th c a chúng và nh ng tính ch t qúy giá khác. 1.2. ƯU I M C A THU C TH H U CƠ SO V I THU C TH VÔ CƠ Thu c th h u cơ có m t s ưu i m n i b t so v i thu c th vô cơ; vì v y nó ư c s d ng r t r ng rãi trong th c t c a hoá phân tích. - Trư c h t c n chú ý n tan r t nh c a h p ch t t o b i thu c th h u cơ và ion vô cơ. Vì v y, ngư i ta có th r a k t t a c n th n tách h t các ch t b n mà không s m t i m t lư ng áng k ion c n xác nh. Ngoài ra, hi n tư ng k t t a theo khi dùng thu c th h u cơ cũng ch r t ít. - Thu c th h u cơ thư ng có tr ng lư ng phân t l n do ó thành ph n ph n trăm c a ion ư c xác nh trong h p ch t t o thành v i thu c th h u cơ bao gi cũng th p hơn trong b t kỳ h p ch t nào t o thành b i thu c th vô cơ. Ví d : Ion c n H p ch t t o thành gi a Thành ph n % c a ion Xác Ion c n xác nh v i thu c c n xác nh trong h p ch t t o thành v i nh th thu c th Oxyt nhôm 53,0 Al3+ Oxyquinolinat nhôm 5,8 7
Iodua Tali 61,7 + Tl Thionalidat tali 48,6 Thành ph n ph n trăm c a ion ư c xác nh th p trong s n ph m cu i cùng làm gi m sai s tính toán, nghĩa là làm tăng chính xác c a phương pháp phân tích. M t khác th tích k t t a t o thành b i thu c th vô cơ (khi k t t a 1 lư ng ion c n xác nh như nhau) do ó nh y c a ph n ng tăng lên. 3- S n ph m màu c a thu c th h u cơ v i ion vô cơ, có cư ng màu l n và trong nhi u trư ng h p có cư ng phát hùynh quang l n, do ó ngư i ta có th phát hi n c nh ng lư ng vô cùng nh ion vô cơ và nh lư ng chúng b ng phương pháp o màu ho c o huỳnh quang m t cách thu n l i. Thêm vào ó, nh ng s n ph m màu ph n l n là nh ng h p ch t n i ph c nên khá b n và d chi t b ng dung môi h u cơ l i là nh ng thu n l i khác r t áng k . 4- Cu i cùng c n ch ra r ng, do s khác bi t c a r t nhi u lo i thu c th h u cơ nên ngư i ta có th ch n trong m i trư ng h p riêng bi t, thu c th thích h p nh t và tìm nh ng i u ki n thu n l i nh t cho ph n ng ti n hành và do ó ph n ng phân tích t nh y và ch n loc cao. 1.3. M T S C TÍNH CƠ B N C A THU C TH H U CƠ Khi nghiên c u các thu c th h u cơ ngư i ta thư ng quan tâm n các tính ch t sau ây: * tinh khi t: Tr m t s ít thu c th , h u h t các h p ch t h u cơ trên th trư ng là không tinh khi t. Tuỳ theo m i trư ng h p, có th yêu c u ư c làm s ch. Ví d : Chloranil như là m t thu c th d ch chuy n i n tích v i amino acid nên ph i làm s ch trư c khí s d ng. ây là yêu c u u tiên trong nghiên c u các thu c th h u cơ. * tan: tan c a thu c th trong dung môi nào s quy t nh phương pháp phân tích c a thu c th y. Bi t ư c tan chúng ta s ch ng trong nghiên c u. Ví d : EDTA không tan t t trong nư c (môi trư ng trung tính). thay i tan c a nó thì c n trung hòa b ng m t bazo. 8-Hydroxyquinoline tan y u trong nư c, nó thư ng không tan trong acid acetic d ng băng và pha loãng b ng nư c, n u ph i t hay ph c c a nó không tan trong nư c. *Áp su t hơi: M t ph c có th có áp su t hơi cao hơn các ph c khác. Nh ng d n xu t c a metoxy hay etoxy có áp su t hơi cao hơn nh ng h p ch t “b m ” c a chúng. D a trên s khác nhau v áp su t hơi c a các ph i t hay ph c c a chúng, m t s ch t ư c tách b ng phương pháp s c khí ph . * b n: M t s ph c chelate r t b n trong dung môi trơ khi ph c hình thành. Tuy nhiên, m t s ph c b n v i nhi t ư c tách b ng phương pháp chưng c t mà không b phân hu . M t vài ph c nh y v i ánh sáng và không khí thì ph i ư c b o qu n c n th n. * phân c c: phân c c c a m t phân t cho bi t tan c a nó trong dung môi. M t phân t phân c c s có thu n l i trong dung môi chi t. Bên c nh ó, s tách 8
d a trên s phân c c hay không phân c c c a phân t ch t ư c chi t ư c s d ng m t cách r ng rãi. 1.4. HƯ NG NGHIÊN C U C A THU C TH H U CƠ Hi n nay, nghiên c u thu c th h u cơ i vào các lĩnh v c chính sau ây: 1. T ng h p nh ng thu c th h u cơ m i. 2. Tìm các phương pháp phân tích m i theo hư ng ơn gi n, nh y và ch n l c. 3. Nghiên c u tác ng c a các nhóm ch c. 4. Nghiên c u c u trúc c a thu c th . 5. Nghiên c u ng h c ph n ng. 6. Ph c nh a cây h u cơ. 7. Các nhóm chi t. 8. Máy tính và chuy n hóa furier. 9. Nghiên c u ph c d ch chuy n i n tích. 10. Thu c th cho s phát huỳnh quang và phát quang hóa h c. 11. Ch t h at ng b m t. 12. Nghiên c u tr ng thái oxy hoá. Thu c th h u cơ bao g m r t nhi u lo i nên c n thi t ph i h th ng hoá chúng. 1.5. PHÂN LO I THU C TH H U CƠ 1.5.1. S b t h p lý c a cách phân lo i trong hoá h u cơ Ngư i ta có th phân lo i thu c th h u cơ theo nguyên t c r t ơn gi n, ó là nguyên t c phân lo i trong hoá h u cơ (theo các nhóm ch c). S phân lo i này ch thu n l i khi nghiên c u nh ng h p ch t ơn gi n còn khi nghiên c u nh ng h p ch t ph c t p nó t ra không áp ng ư c yêu c u và còn ch a nhi u mâu thu n. Theo s phân lo i ó thì nh ng acid phenol carboxylic trong cùng m t nhóm còn nh ng dihydroxybenzene thu c v m t nhóm khác. So sánh m– và o–hydroxybenzoic acid v i m– và o–dihydroxybenzene ngư i ta th y r ng m–hydroxybenzoic acid và m–dihydroxybenzene (Resocsin) có r t ít tính ch t phân tích gi ng v i o–hydroxybenzoic acid (salicylic acid) và o– dihydroxybenzene (Pyrocatechin). Trong khi ó c tính phân tích c a salixilic acid và Pyrocatesin l i r t g n nhau. S ng nh t tính ch t phân tích trong trư ng h p này không ph i là do trong phân t có nh ng nhóm ch c như nhau mà do Pyrocatesin và salicylic acid cùng có kh năng t o n i ph c l n (nh nhóm t o ph c và nhóm t o mu i v trí ortho i v i nhau). Ví d : ch t màu 9
OH N N O2N Ph n ng v i hydroxide magie trong môi trư ng ki m còn ch t màu OH N N O2 N M c dù cùng lo i v i h p ch t trên nhưng không cho ph n ng y. Theo tính ch t phân tích thì 8–oxyquinoline (I) và Anthranilic acid (II) tương i g n nhau hơn so v i 8–oxyquinoline (I) và 7–oxyquinoline (III) ho c là so v i antharanilic acid (II) và Paraaminobenzoic acid (IV) H2N NH2 OH OH NH2 NH2 COOH COOH (I) (II) (III) (IV) Nh ng d n ch ng ã nêu trên ch ng t r ng cách phân lo i thư ng dùng cho các h p ch t h u cơ, thì căn c vào các nhóm ch c trong phân t thu c th phân lo i là không h p lý. 1.5.2. Phân lo i theo ph n ng phân tích có thu c th tham gia Theo s phân lo i này, thu c th h u cơ ư c chia thành 9 nhóm. 1- Nh ng ch t t o ph c màu.2 - Nh ng ch t t o mu i. 3-Nh ng ch t có kh năng t o nh ng h p ch t c ng h p ít tan ho c có màu c trưng. 4-Nh ng ch t ch th . 5 -Nh ng ch t màu t o ph c h p th (sơn). 6-Nh ng thu c th gây nên s t ng h p h u cơ trong ph n ng, ng d ng vào phân tích. 7 -Nh ng thu c th có kh năng t o ph c vòng v i ion kim lo i (vòng theo thành ho c là do liên k t hoá tr , liên k t ph i t ho c là h n h p c hai lo i này). 8-Nh ng ch t oxy hoá. 9-Nh ng ch t kh . H th ng phân lo i này cũng mang nhi u mâu thu n n i t i: 1- M t ch t có th có trong nh ng nhóm phân lo i khác nhau. Ví d : Alizarin có th c nhóm 5 và nhóm 7. Dipyridin cũng có th c nhóm 1 và nhóm 7. 10
2- Tác d ng c a nh ng thu c th trong cùng m t nhóm v i nh ng ion vô vơ l i có nh ng c tính khác nhau v nguyên t c. Ví d : Theo s phân lo i trên thì acid oxalic, ethylendiamine dimethylglyoxim ph i thu c v nhóm 7 vì chúng u t o vòng v i nh ng ion kim lo i. O H2N CH2 C O SO4 Cu Ca H2N C O CH2 3 O Nh ng b n ch t và c tính c a oxalat can-xi, triethylendiamino ng sunfat, dimethylglyoximat Ni l i khác nhau r t cơ b n (mu i, mu i ph c, mu i n i ph c). 3- S tách riêng nhóm ch t oxy hoá và ch t kh là không h p lý vì m t ch t tuỳ thu c i u ki n c a ph n ng, có th óng vai trò ch t kh hay ch t oxy hoá. Ví d : Methyl da cam. H3C SO3Na N N N H3C Trong ph n ng v i Chlor óng vai trò ch t kh còn trong ph n ng v i Sn2+ l i óng vai trò ch t oxy hoá. 1.5.3. Phân lo i theo Yoe Yoe chia thu c th h u cơ thành 11 nhóm l n (theo m c ích s d ng) và m i nhóm l n l l l i ư c chia thành nhi u nhóm nh (theo cách phân lo i trong nhóm h u cơ). Vi d : Nhóm l n th nh t là dung môi và ch t l ng r a bao g m nhi u nhóm nh : hydrocarbon, rư u, ester, ether, aldehydeketone… Cách phân lo i này thu n ti n cho vi c ch n thu c th nhưng v cơ b n nó v n mang nh ng khuy t i m c a các cách phân lo i k trên. Ví d : Pyrogallol, p–nitrobenzene–azo–resocsin, 8–oxyquinoline trong cùng m t nhóm nhưng cơ ch tác d ng c a m i h p ch t ó v i ion vô cơ l i r t khác nhau. 1.5.4. Phân lo i theo FEIGL Feigl chia thu c th thành 8 nhóm. Nh ng thu c th t o mu i. Nh ng thu c th t o mu i ph c. Nh ng thu c th t o mu i n i ph c. Nh ng thu c th t o mu i h p ch t h p th . Nh ng thu c th dùng trong nh ng ph n ng t ng h p ho c phân hu h u cơ. Nh ng thu c th là h oxy hoá kh h u cơ. Nh ng thu c th tham gia ph n ng v i ion vô cơ d ng chuy n vi n i phân. Nh ng thu c th tham gia vào nh ng ph n ng xúc tác. M c dù chưa th t hoàn h o nhưng cách phân lo i này có ưu i m cơ b n là d a trên 11
cơ ch ph n ng và b n ch t sau cùng phân lo i. Nh ng thu c th ư c x p trong cùng m t nhóm không ph i vì công th c gi ng nhau mà vì tính ph n ng mà nó tham gia gi ng nhau. 1.5.5. Phân lo i theo welcher Welcher cho r ng nh ng thu c th h u cơ có giá tr nh t trong phân tích là nh ng thu c th t o ph c vòng càng v i ion phân lo i. Căn c vào s ion hydro b ion kim lo i thay th trong m t phân t thu c th trung hòa t o thành m t vòng càng, Welcher chia thu c th h u cơ thành 3 lo i: Lo i 1: Lo i 2 ion hydro b thay th . Tham gia vào ph n ng ph i trí lo i này là ion kim lo i và anion thu c th 2 i n tích và do ó c m i b c ph i trí i n tích c a ph c s b ng i n tích c a ion kim lo i tr i 2 ơn v . N u s ph i trí c a nguyên t kim lo i i v i thu c th b ng i n tích c a ion kim lo i thì ph c t o thành là ph c trung hòa và th ơng không tan trong nư c. Ví d : α–benzoinxim có hai ion H+ có th b thay th , t o v i Cu2+ h p ch t ph i trí có thành ph n 1:1. O OH2 C 2HN C N O CH Cu Cu C O N C O OH2 C H H N u s ph i trí c a nguyên t kim lo i i v i thu c th vư t quá i n tích c a ion kim lo i thì ph c anion thư ng tan trong nư c ư c hình thành. Có th l y các ph c tan Oxalate (Fe(C2O4)3), Citrate (CaC3H4OH(COO)3) làm ví d . Ngư i ta thư ng s d ng các ph c này ngăn c n k t t a hydroxide trong môi trư ng ki m. Lo i 2: Lo i 1 ion hydro b thay th . Ph n ng ph i trí x y ra gi a ion kim lo i và anion thu c th 1 i n tích và do ó c m i m c ph i trí i n tích t ng c ng c a ph c kim lo i b ng i n tích c a ion kim lo i tr i m t ơn v . N u s ph i trí c a nguyên t kim lo i i v i thu c th hai l n l n hơn i n tích kim lo i thì h p ch t trung hoà không tan trong nư c ư c t o thành và trong a s trư ng h p, có th chi t s n ph m ph n ng b ng nh ng dung môi h u cơ. C n nh n m nh r ng, s ph i trí thư ng d ng l i m c t o ph c trung hoà ngay c trong trư ng h p nh ng v trí còn chưa s d ng h t. i u ó ư c gi i thích như sau: s ph i trí ti p theo òi h i thu c th ph i phân ly, và ph i hoà tan s n ph m không tan. Ph n l n thu c th h u cơ bi u l tính acid r t y u do ó s phân ly là không thu n v m t năng lư ng. Ví d : 8–oxyquinoline (HX) tác d ng v i Mg2+ t o s n ph m dihydrat. Mg(H2O6)2+ + HX MgX2 . 2H2O + 2H+ + 4H2O. S ph i trí c a Mg2+ b ng 6 nhưng i n tích trư ng thành trung hoà sau khi hai 12
phân t thu c th tác d ng v i m t ion magie. Còn Al3+ t o 8–oxyquinolat không ng m nư c vì s ph i trí c a nó úng 2 l n l n hơn i n tích. Ph n l n nh ng thu c th h u cơ có ng d ng r ng rãi trong phân tích i u thu c lo i này: α–nitroso, α– naphtol, dimethylglyoxim, dithizone, v.v… Lo i 3: Lo i nh ng ion hydro không b thay th . ây ph n ng ph i trí x y ra là do s thay th nh ng phân t nư c b ng nh ng phân t thu c th trung hoà. Do ó s n ph m ph n ng là cation có i n tích úng b ng i n tích c a cation kim lo i ban u. M c dù s n ph m ph n ng th ơng tan trong nư c nhưng ôi khi có th chi t b ng nh ng dung môi h u cơ nh cation h u cơ kh i lư ng l n và nh ng anion thích h p. Ví d : Có th chi t ph c c a Cu và Fe v i nh ng d n xu t c a 1, 10-phenanthroline b ng rư u cao phân t . Nh ng thu c th t o s chelate l n hơn v i 1 ơn phân t thu c th (ví d ethylenediaminetetracetic acid và nh ng thu c th nói chung) không t o chelate không thu c vào ba lo i h p ch t k trên. CHƯƠNG 2 LÝ THUY T V LIÊN K T PH I TRÍ Lý thuy t ph i trí c a Werner v i quan i m hoá tr ph ã cho chúng ta m t cách gi i thích th ng nh t v s t n t i c a ph c ch t, như [Co(NH3)6]Cl3. Trên cơ s c a thuy t này, thuy t là n n t ng c a hóa h c các h p ch t ph i trí ngày nay, ta có th gi i thích tính ch t, hóa l p th c a nh ng ch t lo i tương t . Vì lý thuy t c a Werner ã ư c nêu lên 20 năm trư c khi xu t hi n khái ni m v c u t o i n t c a nguyên t nên thuy t ó không th mô t dư i hình th c hi n i, b n ch t c a liên k t ph , hay là liên k t ph i trí như chúng ta thư ng g i. mô t b n ch t c a liên k t trong ph c ch t, ngày nay ngư i ta s d ng r ng rãi 3 thuy t: - Phương pháp liên k t hoá tr (VB) - Thuy t trư ng tinh th tĩnh i n - Thuy t qu o phân t (MO) 2.1.PHƯƠNG PHÁP LIÊN K T HÓA TR (VB) Phương pháp liên kêt hóa tr ã ư c giáo sư Pauling (H c vi n K thu t California) phát tri n và nêu lên m t cách d hi u trong quy n sách c a mình “B n ch t c a liên k t hóa h c”. Ngoài Marie Cuirie, Pauling là ngư i duy nh t 2 l n ư c gi i thư ng Nobel (m t l n v hóa h c năm 1954, m t l n v hòa bình năm 1962). Quan i m c a Pauling ã nh hư ng r t l n n t t c m i lĩnh v c c a hóa h c. Lý thuy t c ng hóa tr c a ông ã có kh năng th ng nh t nh ng quan i m c a các nhà hóa h c và do ó ư c ph bi n r ng rãi. Nh thuy t này, có th gi i thích t t c u t o và t tính c a ph c kim lo i. Lý thuy t này có th gi i thích c nh ng tính ch t khác c a các h p ch t ph i trí ví d như quang ph h p th nhưng dư ng như b ng nh ng lý thuy t khác có th làm nh ng vi c này d dàng hơn. Do ó, trong nh ng năm g n ây 13
nh ng nhà bác h c nghiên c u v n hóa h c c a các h p ch t ph i trí thích thú lý thuy t trư ng tinh th , trư ng ph i t và lý thuy t qu o phân t hơn, Chúng ta s ch y u nghiên c u các lý thuy t này. Trư c h t c n nghiên c u xem phương pháp liên k t c ng hóa tr ã mô t s t o thành các ph c ch t [CoF6]3- và [Co(NH3)6]3+ như th nào và so sánh v i nh ng quan i m c a lý thuy t trư ng tinh th và lý thuy t qu o phân t mà chúng ta s xét t i 3- sau ây. u tiên c n nêu lên r ng [CoF6] ch a 4 i n t không ghép ôi trong khi ó thì [Co(NH3)6]3+ t t c các i n t ã ghép ôi. M i ph i t (theo Lewis là baz) cho m t ôi i n t t o liên k t c ng hóa tr ph i trí. Theo phương pháp liên k t c ng hóa tr , c u t o i n t c a các ph c trên ư c minh h a hình 2.1. Liên k t trong trư ng h p này là liên k t c ng hóa tr . Nh ng t h p tương ng nh ng qu o nguyên t c a kim lo i pha hòa vào nhau và t o thành d ng qu o m i g i là qu o lai hóa. Nh ng qu o này t o thành nh ng liên k t c ng hóa tr b n hơn gi a kim lo i và ph i t . 3d 4s 4p 4d dxydxzdyz dx2-y2dz2 F- F- F- F - F- F- [Co(NH ) ] 3− 36 NH3NH3NH3 NH3 NH3NH3 Hình 2.1. S t o ph c [CoF6 ]3− và [Co(NH3)6] 3- theo quan i m c a phương pháp liên k t hóa tr Trong 6 ph i t ph i trí, nh ng qu o lai hóa hình thành do s pha hòa nh ng o lai hóa hình thành sp3d2 qu o nguyên t s, px, py, pz, dx2-y2 và dz2. Sáu qu hư ng t i nh ng nh c a bát di n. Ta nh n th y r ng i v i ph c [CoF6]3- nh ng qu o s và p. Ph c lo i ns np3 nd2 g i o d cũng cùng có m c năng lư ng chính như qu là ph c qu o ngoài b i vì nh ng qu o d “ngoài” tham gia vào s t o ph c. M t khác, nh ng qu o d có ch c m c năng lư ng chính th p hơn qu o s và p tham 3+ 2 3 gia vào s t o ph c [Co(NH3)6] . Nh ng ph c như (n-1)d ns np ư c g i là ph c qu o trong b i vì nh ng qu o d trong ã tham gia vào s t o thành chúng. 2.2. LÝ THUY T V TRƯ NG TINH TH Phương pháp liên k t hóa tr và thuy t trư ng tinh th tĩnh i n khác nhau v b n ch t. Phương pháp liên k t hóa tr xu t phát t gi thuy t liên k t ph i trí là c ng hóa tr còn lý thuy t tĩnh i n thì hoàn toàn bác b c tính c ng hóa tr c a liên k t và gi thuy t r ng liên k t gi a ion kim lo i và ph i t là hoàn toàn ion. Có th tính toán năng lư ng c a liên k t ph i trí khi ta s d ng nh ng phương trình c i n c a th năng, có 14
k t i l c hút và l c y gi a nh ng h t nhân tích i n. Năng lư ng liên k t = q1q2/r (2.1) Trong phương trình (2.1), q1 và q2 là nh ng i n tích c a nh ng ion tương tác, r là kho ng cách gi a nh ng trung tâm c a nh ng ion. Ngư i ta s d ng phương trình tương t mô t c nh ng tương tác c a phân t phân c c không tích i n v i ion. Phép g n úng ó cho nh ng k t qu phù h p khá t t v i nh ng giá tr năng lư ng liên k t tìm ư c b ng th c nghi m i v i nh ng ph c c a nh ng kim lo i không chuy n ti p. i v i ph c c a kim lo i chuy n ti p nh ng giá tr tính toán trư c thư ng quá nh . S không tương ng ó s ư c b chính l i m t cách áng k n u chú ý t i qu o c a nh ng i n t d và gi thuy t v nh hư ng c a ph i t lên năng lư ng tương i c a nh ng qu o d. Năm 1930, l n u tiên nh ng nhà v t lý (Beta và Vanflek) ã hoàn thi n lý thuy t tĩnh i n và s d ng gi i thích màu và t tính c a các mu i tinh th . Lý thuy t này ư c g i là lý thuy t trư ng tinh th . M c dù lý thuy t này nêu lên trong cùng th i gian ho c là s m hơn m t chút so v i phương pháp liên k t hóa tr nhưng 20 năm sau ó m i ư c các nhà hóa h c bi t t i và s d ng. Nguyên nhân có th là do thuy t trư ng tinh th ã ư c vi t cho các nhà v t lý còn phương pháp liên k t hóa tr thì l i cho m t quan ni m khá rõ r ng v liên k t gi a các nguyên t . Năm 1951, m t s nhà hóa h c lý thuy t ã s d ng thuy t trư ng tinh th m t cách c l p v i nhau gi i thích ph c a ph c nh ng kim lo i chuy n ti p. Vì phương pháp ó t ra có hi u qu nên ngay l p t c hàng lo t công trình nghiên c u ã ư c ti p t c. Ngư i ta ã làm sáng t r ng thuy t trư ng tinh th r t thu n l i cho vi c gi i thích bán nh lư ng nhi u tính ch t ã bi t c a các h p ch t ph i trí. hi u thuy t trư ng tinh th còn hình dung m t cách rõ ràng s nh hư ng không gian c a qu o d (hình 2.2). Tương tác c a nh ng qu o d c a nh ng kim lo i chuy n ti p v i các ph i t bao quanh, nó s n sinh ra hi u ng trư ng tinh th . minh h a thuy t trư ng tinh th , ta hãy xét ph c bát di n [TiF6]2-. Trong ion Ti4+ t do n m cách bi t trong không gian, hình d ng i n t là như sau: 1s22s22p63s23p6, ó không có i n t d. Năm qu o 3d tr ng trong ion ó ư c c trưng b ng cùng m t m c năng lư ng. i u ó cho phép gi thuy t r ng i n t có th n m trên m t trong s nh ng qu o d ó v i xác xu t như nhau. Nh ng qu o tương ng v i cùng m t giá tr năng lư ng g i là qu o suy bi n. 15
ec 0,6 ∆0 Năng lư ng ∆0 0,4 ∆0 t2 d Ion kim lo i t do (Ti4+) Ph c bát di n [(TiF6)2-] Ph c gi thuy t v i các qu o d suy bi n Hình 2.2: Sơ m c năng lư ng c a nh ng qu o d c a ion kim lo i t do c a ph c gi thuy t trong ó không có s tách m c b i trư ng tinh th và c a ph c bát di n. Trong ph c [TiF6]2- ion Ti4+ ư c bao quanh b i 6 ion F-. Do s có m t c a nh ng ion F- ó, tác d ng y c a nh ng i n tích âm c a chúng gây tr ng i cho s n p i n o d c a ion Ti4+. N i m t cách khác, nh ng ion F- (ho c là nh ng ph i t t vào qu khác) khi ti n t i g n qu o d làm tăng năng lư ng tương ng c a chúng (hình 2.2). N u như 6 ion F- bao quanh ion Ti4+ trong [TiF6]2- phân b trên cùng m t kho ng cách o d c a Ti4+ thì t t c các qu t i 5 qu o d c trưng ng v i cùng m t giá tr năng lư ng (chúng b suy bi n) năng lư ng tương ng l n hơn so v i năng lư ng v n có c a ion Ti4+ t do. Ph c bát di n v i t t c các qu o d suy bi n là ph c gi thuy t. Ph c [TiF6]2- có c u t o bát di n. ti n l i cho s nghiên c u ph c ó chúng ta xem như 6 ion F- s phân b trên các tr c x, y, z trong h t a Descartes. Trong s phân b như v y: F z x F F F F y F Các ion s n m g n các qu o d x -y và d x nh t, ó là nh ng qu o eg . S th t 2 2 2 - là các qu o eg hư ng th ng t i các ph i t F trong khi ó thì nh ng qu o dxy, 16
dxz, dyz kí hi u là các qu o t2g l i hư ng vào gi a các ph i t (kí hi u eg và t2g ư c s d ng trong lý thuy t nhóm c a toán h c, t ch s suy bi n b c 3, e ch s suy bi n b c 2). Do ó i n t khó chi m ch trên qu o eg hơn là trên qu o t2g và vì v y nh ng qu o eg ph i c trưng b ng giá tr năng lư ng cao hơn so v i t2g. S phân chia như th , năm qu o suy bi n c a ion kim lo i t do thành nh ng nhóm qu o c trưng b ng nh ng năng lư ng khác nhau là c i m ch y u c a thuy t trư ng tinh th . Hi n tư ng ó ư c g i là s tách m c do trư ng tinh th . Như ã trình bày trên, s tách m c năng lư ng x y ra là do nh ng qu o d nh hư ng không ng nh t trong không gian nên nh ng nguyên t , ion hay phân t bên c ch có th làm bi n i năng lư ng c a nh ng qu o hư ng t i chúng. Nhi u sinh viên cho r ng r t khó quan ni m m t cách rõ ràng v thuy t trư ng tinh th và quan i m tách m c c a thuy t này. Trên ây chúng tôi ã trình bày nh ng lu n i m cơ b n nh t d a trên cơ s nh ng mô hình không gian c a nh ng qu o d. ó là con ư ng úng n i t i thuy t trư ng tinh th . Ta có th d n ra m t hình nh v t lý như hình 2.3. Chúng ta hãy chú ý t i hình 2.3 và gi thuy t r ng ion kim lo i và l p v i n t c a nó ư c hình dung dư i d ng qu c u àn h i b ng b t bi n. Bây gi chúng ta hãy xem qu c u bi n i như th nào n u b l p v hình c u c ng (tương ng v i các ph i t ) tác d ng lên nó t bên ngoài. Th tích qu c u b thu nh l i và h s có năng lư ng cao hơn, i u này ư c kh ng nh b i s ki n là qu c u àn h i t l n lên chi m th tích ban u sau khi tách kh i l p v ràng bu c nó. S bi n i năng lư ng ó tương ng v i s tăng năng lư ng phát sinh do s y nhau gi a nh ng i n t trong ion kim lo i và i n t c a ph i t trong ph c gi thuy t. Qu c u b ng b t bi n Qu c u b ng b t bi n dư i Qu c u b ng b t bi n dư i áp l c tác ng vào nh ng hư ng (ion kim lo i t do) áp l c c a l p v hình c u xác nh (ph c ch t). (ph c gi thuy t) Hình 2.3. Hi u ng c a trư ng tinh th ư c hình dung m t cách c th như là áp l c c a l p v hình c u lên qu c u b ng b t bi n t t c m i hư ng và như là áp l c lên qu c u ó khi t p trung vào nh ng ch xác nh. N u bây gi l p v c ng t p trung l c tác d ng c a nó vào 6 i m riêng bi t (ví d nh c a bát di n ch ng h n) thì qu c u s b lõm vào trong nh ng i m y và l i ra ngoài nh ng i m gi a các i m y. Do k t qu c a s c ép ó, nên h b t bi n có năng lư ng cao hơn 6 i m có áp l c cao và có năng lư ng th p hơn nh ng i m gi a chúng. i u ó tương ng v i s tách m c c a trư ng tinh th và nh ng i m l i ra tương ng v i qu o t2g, nh ng i m lãm vào trong tương ng v i qu o eg. Trư c ây ta ã nh n xét r ng năng lư ng tương ng c a nh ng qu o d c a ion kim lo i tăng lên khi ph i t ti n g n t i ion. i u ó t nó cho phép hình dung r ng, ph c ph i kém b n hơn ion kim lo i và ph i t t do. Nhưng chính s ki n t o ph c ch rõ r ng ph c là d ng có năng lư ng th p hơn sao v i ion kim lo i và ph i t riêng l . 17
S tăng năng lư ng c a nh ng qu o d c a ion kim lo i hoàn toàn ư c bù tr b ng năng lư ng t o liên k t gi a ion kim lo i và ph i t . Trong trư ng ph i t bát di n nh ng qu o t2g và eg c a ion, tương ng v i nh ng năng lư ng khác nhau. Hi u s năng lư ng ư c kí hi u là o. Có th nói r ng, do c i m hình h c c a h bát di n, năng lư ng tương ng c a nh ng qu o t2g nh hơn 0.4 o. so v i năng lư ng c a nh ng qu o d suy bi n b c 5 c a ph c gi thuy t, t c là ph c thu ư c n u như không x y ra s tách m c năng lương trư ng tinh th (hình 2.2). Cũng do nguyên nhân ó, năng lư ng tương ng c a nh ng qu o eg l n hơn năng lư ng c a qu o gi thuy t suy bi n b c 5: 0,6 o. Trong ph c bát di n (ví d [Ti(H2O)6+] có m t i n t n m trên qu o d có m c năng lư ng th p nh t. B ng thuy t tĩnh i n ơn gi n thì không th xác nh ư c r ng trong ph c ch t nh ng qu o d l i tương ng v i nh ng giá tr năng lư ng khác nhau. Do ó thuy t này ã gi thuy t r ng i n t d c n ph i có m c năng lư ng c a qu o d suy bi n gi thuy t. S th t thì qu o d rơi vào t2g có năng lư ng nh hơn năng lư ng qu o suy bi n gi thuy t 0,4 o và do ó ph c s b n hơn so v i ph c d a trên cơ s mô hình tĩnh i n ơn gi n. Có th nói m t cách ơn gi n r ng, i n t d và do ó toàn b ph c có năng lư ng nh là do nó n m trên qu o d(t2g) là quĩ a có th tách xa ph i t nh t. i v i ph c, giá tr 0,4 o g i là năng lư ng n nh hóa b i trư ng tinh th . Trong b ng 1 dư i ây, chúng tôi s d n ra năng lư ng n nh hóa b i trư ng tinh th i v i nh ng ion kim lo i trong ph c bát di n. B ng 2.1. Năng lư ng n nh hóa b i trư ng tinh th i v i nh ng ion kim lo i trong ph c bát di n Năng lư ng S i nt d Năng lư ng n nh hóa trong ion kim t2g eg t2g eg n nh hóa ∆0 lo i S i nt d Năng lư ng n Năng lư ng t2g eg t2g eg trong ion kim nh hóa ∆ 0 n nh hóa lo i 1 0,4 2 0,8 3 1,2 4 0,6 1,6 5 0,0 2,0 6 0,4 2,4 7 0,8 1.8 18
8 1,2 9 0,6 10 0,0 Ta nh n th y r ng năng lư ng n nh hóa b i trư ng tinh th có th tính m t cách d dàng b ng cách thêm vào giá tr 0,4 o cho m i i n t chi m qu o t2g và giá tr - 0,6 o cho m i i n t chi m i n t eg. Như v y, năng lư ng n nh hóa b i trư ng tinh th i v i h có 5 i n t d: Ho c là b ng: 3*(0,4 o) + 2*(-0,6 o) = 0,0 o Ho c là b ng: 5*(0,4 o) + 0*(-0,6 o) = 2,0 o Nghĩa là ph thu c vào s phân b 5 i n t trên qu o t2g và eg Thuy t tĩnh i n ơn gi n coi ion kim lo i như h t nhân nguyên t ư c bao quanh b i ám mây i n t hình c u. Thuy t trư ng tinh th ngh mô hình t t hơn vì thuy t này ã gi thuy t r ng nh ng i n t d t o thành ám mây i n t không ph i có d ng hình c u do xu hư ng tránh nh ng v trí mà ph i t ã chi m gi (nh ng i n t này t o thành nh ng ám mây i n t không có hình d ng hình c u b ng cách t s p x p m t cách l a ch n vào nh ng qu o có giá tr năng lư ng th p, hư ng vào gi a nh ng ph i t ). Do ó, thuy t trư ng tinh th ã gi i thích m t cách hoàn toàn có th hi u ư c nguyên nhân vì sao nh ng tính toán tĩnh i n ơn gi n cho ta nh ng giá tr th p hơn v b n c a ph c và nh ng h p ch t c a nh ng kim lo i chuy n ti p. Thuy t tĩnh i n ơn gi n ã b qua s phân b i n t không theo hình d ng hình c u và h u qu phát sinh do hi n tư ng ó – năng lư ng n nh hóa b i trư ng tinh th . M t trong nh ng i m gây nên s ph n i vi c ng d ng thuy t tĩnh i n ơn gi n cho liên k t trong ph c kim lo i là s b t l c c a thuy t này trong khi gi i thích s t o thành nh ng ph c ph ng vuông. Có th ch ng minh r ng n u 4 i n tích âm ư c gi xung quanh ion trung tâm dương ch b ng l c tĩnh i n, thì nh ng i n tích âm ph i n m nh c a t di n. Ch có s phân b như th , nh ng nhóm mang i n âm m i n m kho ng cách c c i i v i nhau và ch u l c tĩnh i n nh nh t. i u ó ch phù h p v i th c t trong i u ki n, n u ion trung tâm có i x ng c u. Nhưng s i x ng ó không i n hình i v i nh ng ion c a kim lo i chuy n ti p b i vì i n t n m trên qu o có năng lư ng th p hư ng vào gi a nh ng ph i t và do ó không có i x ng c u. Trong ph n cu i c a chương này, chúng ta s nêu rõ, thuy t trư ng tinh th cho phép gi i thích s t n t i nh ng ph c ph ng vuông cũng như d oán tính không b n c a m t s ph c bát di n. 19
dx2y2 dx2y2 ∆s p Năng lư ng dx2-y2dz2 dz2 dxydxzdyz dxy ∆0 ∆e 2 dz 2 2 2 dx -y dz dxydxzdyz dxz dyz T di n Bát di n T giác lư ng chóp Hình 2.4. Sơ tách m c năng lư ng b i trư ng tinh th nh ng qu o d c a ion trung tâm trong nh ng ph c ó i x ng khác nhau. Ch s c a là kí hi u cho nh ng i x ng khác nhau. Như v y,chúng ta ã nghiên c u xong trư ng h p tách m c năng lư ng c a trư ng tinh th i v i ph c bát di n, và s xét nh ng ph c có c u t o hình h c lo i khác. thu n ti n ta b t u xét s tách m c b i trư ng tinh th v i c u hình bát di n và theo dõi xem s tách m c s bi n i như th nào khi hình h c hình d ng bi n i (hình 2.4). Khi chuy n t c u hình bát di n sang c u hình ph ng vuông, hai ph i t nào ó v n n m v trí i di n trong bát di n b tách ra. N u nh ng ph i t trên tr c z s nh ng v trí như th nào ó kho ng cách kim lo i-ph i t l n hơn m t chút so v i kho ng cách c a 4 ph i t trong m t ph ng xy thì s thu ư c c u t o t giác (hình 2.5). i u ki n ó cho phép nh ng ph i t trong m t ph ng xy ti n g n t i ion trung tâm. Nh ng qu o d tương ng trong m t ph ng xy s ch u l c y c a các ph i t l n hơn so v i l c y trong c u t o bát di n và do ó năng lư ng c a nh ng qu o d x -y và dxy tăng lên (hình 2.5). Trong khi ó nh ng qu o d trong m t ph ng xy và 2 2 yz s ch u l c y nh hơn c a các ph i t ã tách xa ra theo tr c z thêm m t kho ng cách nào ó. Hi n tư ng ó d n t i s gi m tương i năng lư ng c a qu o d x và 2 s gi m không nhi u năng lư ng c a qu o dxz và dyz so v i d ng bát di n. 20
z y x Hình 2.5. Ph c t di n, nguyên t trung tâm chính gi a Chúng ta cũng quan sát th y hình nh tương t v s tách m c i v i c u t o chóp vuông, trong ó m t ph i t n m trên tr c z còn 4 ph i t còn l i và ion trung tâm phân b trong m t ph ng xy. S tách hoàn toàn hai ph i t trên tr c z d n t i s t o thành d ng th ng vuông kèm theo s tăng năng lư ng c a qu o d x -y và dxy và s 2 2 gi m năng lư ng c a các qu o d x , dxz, dyz. 2 Hình dung m t cách rõ ràng s tách m c năng lư ng b i trư ng tinh th nh ng qu o d i v i c u t o t di n s g p khó khăn hơn. Trư c h t, c n tư ng tư ng hình t di n ã v trong kh i l p phương (hình 2.5) sao cho 4 nh c a t di n phân b vào 4 nh c a kh i l p phương. N u bây gi ta v các tr c x, y, z sao cho chúng i qua trung tâm c a kh i l p phương và qua các trung tâm c a 6 m t gi i h n thì có th hình dung v trí c a 4 ph i t tương i theo các qu o d c a ion trung tâm. Nh ng qu od n m d c theo h tr c Decartes ( d x -y và d x ) cách xa các ph i t hơn là nh ng qu o 2 2 2 phân b gi a các tr c (dxy, dxz, dyz). Do ó nh ng qu o eg ( d x -y và d x ) tương ng 2 2 2 v i giá tr năng lư ng th p, nh ng qu o t2g (dxy, dxz, dyz) ư c c trưng b ng giá tr năng lư ng cao hơn. Ngư i ta ã phát hi n ra r ng trong trư ng h p này có hi u s nh ng giá tr năng lư ng c a nh ng qu o eg và t2g, nghĩa là b tách m c b i trư ng tinh th kí hi u là t, ch b ng m t n a o. Do ó, hi u ng trư ng tinh th t o i u ki n thu n l i cho s t o ph c bát di n hơn là cho s t o ph c t di n T tính c a ph c nh ng kim lo i chuy n ti p cũng ư c gi i thích m mãn b ng thuy t trư ng tinh th . Nh ng kim lo i chuy n ti p có các m c năng lư ng ph d m i ch ư c i n t l p y m t ph n, trên nh ng qu o ó theo nh lu t Hund s có nh ng i n t không ghép ôi. Ví d : ion kim lo i có 3 i n t d (g i là h d3) có th có 3 i n t không ghép ôi , còn ion kim lo i có 8 i n t d có th có 2 i n t không ghép ôi và 3 ôi i n t . Ch t có nh ng i n t không ghép ôi b t hút g i là ch t thu n t (s c hút ó tương i y u hơn so v i nh ng v t li u Ferro t như s t), giá tr l c hút c a t iv i 21