高中化学竞赛-配合物,络合物,配位化学,配体,配位数,中心体
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络合物络合物complex compound配位化合物的旧称。
按英文名称,络合物有两种含义:一种是指分子中含有配位键的化合物;另一种是不含配位键,而由特有的相互反应形成的聚集体,例如淀粉与碘形成的蓝色物质,抗原与抗体分子的结合物等。
前一种化合物按照1980年中国化学会《无机化学命名原则》应称“配位化合物”。
后一种宜称复杂化合物,简称复合物。
络合物之一络合物通常指含有络离子的化合物,例如络盐[Ag(NH3)2]Cl、络酸H2[PtCl6]、络碱[Cu(NH3)4](OH)2等;也指不带电荷的络合分子,例如[Fe(SCN)3]、[Co(NH3)3 Cl3]等。
配合物又称络合物。
络合物的组成以[Cu(NH3)4]SO4为例说明如下:(1)络合物的形成体,常见的是过渡元素的阳离子,如Fe3+、Fe2+、Cu2+、Ag +、Pt2+等。
(2)配位体可以是分子,如NH3、H2O等,也可以是阴离子,如CN-、SCN-、F -、Cl-等。
(3)配位数是直接同中心离子(或原子)络合的配位体的数目,最常见的配位数是6和4。
络离子是由中心离子同配位体以配位键结合而成的,是具有一定稳定性的复杂离子。
在形成配位键时,中心离子提供空轨道,配位体提供孤对电子。
络离子比较稳定,但在水溶液中也存在着电离平衡[1],例如:[Cu(NH3)4]2+=Cu2++4NH3因此在[Cu(NH3)4]SO4溶液中,通入H2S时,容易生成CuS(极难溶)络合物之二含有络离子的化合物属于络合物。
我们早已知道,白色的无水硫酸铜溶于水时形成蓝色溶液,这是因为生成了铜的水合离子。
铜的水合离子组成为[Cu(H2O)4]2+,它就是一种络离子。
胆矾CuSO4·5 H2O就是一种络合物,其组成也可写为[Cu(H2O)4]SO4·H2O,它是由四水合铜(Ⅱ)离子跟一水硫酸根离子结合而成。
在硫酸铜溶液里加入过量的氨水,溶液由蓝色转变为深蓝。
高中化学竞赛辅导无机化学16.4配位平衡及配合物的稳定性知识点素材§16- 4 配位平衡及配合物的稳定性Coordination Equilibrium and Stabilization of Complexes一、配合物(或配离子)的平衡常数1.稳定常数(或形成常数)(Stability constant or formation constant ) (1) 实验:-++??→?↓?→→?↓??→?---2CNI 23NH Cl Ag(CN)AgI )Ag(NH AgCl Ag 3说明配离子+23)Ag(NH 也有离解反应:+23)Ag(NH 3NH 2Ag ++(2) Ag +与NH 3之间的平衡—配位平衡 32NH Ag +++23)Ag(NH32f 23[Ag(NH )] [Ag ][NH ] K ++=也可以用离解常数(K d )来表示(dissociation constant )f2323d 1])[Ag(NH ]][NH [Ag K K ==++ (3) 实际上配离子的形成也是分步进行的。
即: Ag ++ NH 3Ag(NH 3)+K 1Ag(NH 3)++ NH 3+23)Ag(NH K 2∴K f = K 1 · K 2 = β2 β累积平衡常数(accumulated constant) 通式:M + n LML n βn = K 1 K 2……K n下面我们所用的K f 就是该配离子的累积平衡常数2.配位平衡的计算(Calculation of coordination equilibrium )Sample Exercise 1:试比较:含0.01mol ·dm -3NH 3和0.1mol ·dm -3+23)Ag(NH 溶液中Ag+离子浓度为多少?含0.01mol ·dm -3CN -和0.1mol ·dm -3-2Ag(CN) 溶液中Ag +离子浓度为多少?(已知:21Ag(CN),f 7)Ag(NH ,f 103.1 ,101.6223?=?=-+K K )Solution :设在+23)Ag(NH ~3NH 溶液中,[Ag +] = x mol ·dm -3Ag ++ 2NH 3+23)Ag(NH 平衡时: x 0.01 + 2x 0.1 - x722323f 106.1)201.0(1.0 ]][NH [Ag ])[Ag(NH ?=+?-==++x x x K∵K f >> 1 ∴x << 1 则0.1 - x ≈ 0.1,0.01 + 2x ≈ 0.01 ∴72106.1)01.0(1.0?≈?x ,∴ 1025.610106.11.0547--?=??=x (mol ·dm -3)同理:Ag ++ 2CN --2Ag(CN)y 0.01 + 2y 0.1 - y21222f 103.1)201.0(1.0]CN ][Ag []Ag(CN)[?=+?-==-+-y y y K∵K f >> 1 ∴y << 1 ∴0.1 - y ≈ 0.1,0.01 + 2y ≈ 0.01 ∴192211069.7)01.0(103.11.0 -?=??=y (mol ·dm -3)结论:对于相同类型的配合物(或配离子)而言,K f 越大,配合物越稳定;但对于不同类型的配离子,不能简单地从K f 来判断稳定性,而要通过计算来说明。
⾼中化学竞赛试题配位化学中学化学竞赛试题资源库——配位化学A组1.NO的⾎管舒张作⽤是由于它和⼀种含⾎红素的酶中的铁离⼦配位⽽推动⼀系列变化造成的。
已知配位的NO是CO的等电⼦体,下列物种中可与铁配位的是A NOB NO+C NO-D N2O22.共价键和配位共价键的区别是什么?在NH4+离⼦中分别有多少个共价键和配位共价键?如何对其进⾏区分?3.⼋⾯体共有⼏个⾯?⼏个⾓?具有⼋⾯体配位结构的中⼼离⼦的配位数是多少?4.在⽆限稀的溶液中CoBr3·4NH3·2H2O的摩尔电导率为420cm-1·Ω-1,由此推导此配位化合物的组成。
5.求下列配位化合物的中⼼原⼦的配位数分别是多少?①[Mo(CN)8]4-中的铜;②Cu(en)22-中的铜(en为⼄⼆胺)6.配平⽅程式:AgCl(s)+NH3→7.把下列各物质按摩尔电导率递增的顺序排列:①K[Co(NH3)2(NO)4];②[Cr(NH3)3(NO2)3];③[Cr(NH3)5(NO2)]3[Co(NO2)6]2;④Mg[Co(NH3)(NO)5]8.指出下列各⾦属中⼼离⼦的特征配位数:①CuⅠ;②CuⅡ;③CoⅢ;④AlⅢ;⑤ZnⅡ;⑥FeⅡ;⑦FeⅢ;⑧AgⅠ。
9.指出下列各配位离⼦中⾦属中⼼离⼦的氧化数:①[Cu(NH3)4]2+;②[CuBr4]2-;③[Cu(CN)2]-;④[Cr(NH3)4CO3]+;⑤[PtCl4]2-;⑥[Co(NH3)2(NO2)4]-;⑦Fe(CO)5;⑧[ZnCl4]2-;⑨[Co(en)]3-。
310.标明下列各配位离⼦的电荷数:①[FeⅢ(CN)6];②[PtⅣ(NH3)3(H2O)Cl2];③[CrⅢ(NH3)2(H2O)2Cl2];④[PdⅡ(en)Cl2];⑤[Al(H2O)2(OH)4]。
11.试确定下列化学式中圆括号或⽅括号内配合物离⼦的电荷数?(1)Na2(MnO4) (2)H4[Fe(CN6)] (3)NaCd2(P3O10) (4)Na2(B4O7)(5)Ca3(CoF6)2(6)Mg3(BO3)2(7)(UO2)Cl2(8)(SbO)2SO412.试判断下列化学式中括号内基团的电荷数:(1)Ca(C2O4) (2)Ca(C7H5O3)2·2H2O (3)Mg3(AsO3)2(4)(MoO)Cl3(5)(CrO2)F2(6)(PuO2)Br (7)(PaO)2S3?13.指出下列各配位离⼦中⾦属中⼼离⼦的氧化数:①[Co(NH3)6]3+;②Ni(CO)4;③[CuCl4]2-;④[Ag(CN)2]-;⑤[Co(NH3)4(NO2)2]+。
第9讲络合物(配位化合物)化学基础【竞赛要求】配位键。
重要而常见的配合物的中心离子(原子)和重要而常见的配位(水、羟离子、卤离子、拟卤离子、氨分子、酸根离子、不饱和烃等)。
螯合物及螯合效应。
重要而常见的络合剂及其重要而常见的配合反应。
配合反应与酸碱反应、沉淀反应、氧化还原反应的联系(定性说明)。
配合物几何构型和异构现象基本概念。
配合物的杂化轨道理论。
八面体配合物的晶体场理论。
Ti(H2O)+36的颜色。
路易斯酸碱的概念。
【知识梳理】一、配合物基本知识1、配合物的定义由中心离子(或原子)和几个配体分子(或离子)以配位键相结合而形成的复杂分子或离子,通常称为配位单元。
凡是含有配位单元的化合物都称作配位化合物,简称配合物,也叫络合物。
[Co(NH3)6]3+,[Cr(CN)6]3–,Ni(CO)4都是配位单元,分别称作配阳离子、配阴离子、配分子。
[Co(NH3)6]Cl3、K3[Cr(CN)6]、Ni(CO)4都是配位化合物。
[Co(NH3)6]、[Cr(CN)6] 也是配位化合物。
判断的关键在于是否含有配位单元。
思考:下列化合物中哪个是配合物①CuSO4·5H2O②K2P t Cl6 ③KCl·CuCl2④Cu(NH2CH2COO)2 ⑤KCl·MgCl2·6H2O ⑥Cu(CH3COO)2注意:①配合物和配离子的区别②配合物和复盐的区别2、配合物的组成中心离子内界单齿配体配位体多齿配体配合物螯合配体外界(1)配合物的内界和外界以[Cu(NH3)4]SO4为例:[Cu(NH3)4]2+ SO-24内界外界内界是配位单元,外界是简单离子。
又如K3[Cr(CN)6] 之中,内界是[Cr(CN)6]3–,外界是K+。
可以无外界,如Ni(CO)4。
但不能没有内界,内外界之间是完全电离的。
(2)中心离子和配位体中心离子:又称配合物的形成体,多为金属(过渡金属)离子,也可以是原子。
配合物200961全国高中学生化学竞赛基本要求8. 配合物。
路易斯酸碱的概念。
配位键。
重要而常见的配合物的中心离子(原子)和重要 而常见的配体(水、羟离子、卤离子、拟卤离子 、氨分子、酸根离子、不饱和烃等)。
螯合物及 螯合效应。
重要而常见的络合剂及其重要而常见 的配合反应。
配合反应与酸碱反应、沉淀反应、 氧化还原反应的联系(定性说明)。
配合物几何 构型和异构现象基本概念。
配合物的杂化轨道理 论。
八面体配合物的晶体场理论。
Ti(H2O)63+ 的颜色。
2组成 (composition)配位单元:由一个简单阳离子或原子和一定数目的中性分子或阴 离子以配位键结合,按一定的组成和空间构型形成一 个复杂的离子或分子. 形成的离子称为配离子,形成的 分子称为配分子. 配合物的简单定义:由配离子与带有相反电荷的离子组成的电中性 化合物以及不带电荷的配分子本身.配分子:Ni(CO) 4 ,− 配离子:BF4 ,[CoCl 3 ( NH 3 ) 3 ] [Fe(CN) 6 ]4- , [Co(NH 3 ) 5 (H 2 O)]3+ , [Cu(NH 3 ) 4 ]2+ [Co(NH 3 ) 5 (H 2 O)]Cl 3配合物:配酸 配盐 配碱HBF4[Cu(NH 3 ) 4 ](OH) 2K 4 [Fe(CN ) 6 ] ,3配位体●每个配位体至少有一个原子具有一对(或多对)孤对电子,或分子中有π 电子。
如,N、O、C、P、S、Cl、F等。
●根据配位体所提供的络合点数目和结构特征,可将配体分成以下几类: 1.单啮配位体:只有一个配位点的配体。
如:NH3 ,形成的单核配位离子比单个金属离子大(半径增大),使正、负 离子间静电引力下降,溶解度增大,不易沉淀,AgCl能溶于氨水,生成银氨 络离子。
2. 非螯合多啮配位体:配体有多个配位点,但受几何形状限制不能与同一金 属离子配位。
如:PO43-、CO32- 等,一个配体与多个金属离子配位,每个金属离子与若干 个这样的配位体配位,形成的多核配位化合物,往往是不溶性沉淀,常作沉 淀剂。
高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座第9讲络合物(配位化合物)化学基础【竞赛要求】配位键。
重要而常见的配合物的中心离子(原子)和重要而常见的配位(水、羟离子、卤离子、拟卤离子、氨分子、酸根离子、不饱和烃等)。
螯合物及螯合效应。
重要而常见的络合剂及其重要而常见的配合反应。
配合反应与酸碱反应、沉淀反应、氧化还原反应的联系(定性说明)。
配合物几何构型和异构现象基本概念。
配合物的杂化轨道理论。
八面体配合物的晶体场理论。
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路易斯酸碱的概念。
【知识梳理】一、配合物基本知识1、配合物的定义由中心离子(或原子)和几个配体分子(或离子)以配位键相结合而形成的复杂分子或离子,通常称为配位单元。
凡是含有配位单元的化合物都称作配位化合物,简称配合物,也叫络合物。
[Co(NH3)6]3+,[Cr(CN)6]3–,Ni(CO)4都是配位单元,分别称作配阳离子、配阴离子、配分子。
[Co(NH3)6]Cl3、K3[Cr(CN)6]、Ni(CO)4都是配位化合物。
[Co(NH3)6]、[Cr(CN)6] 也是配位化合物。
判断的关键在于是否含有配位单元。
思考:下列化合物中哪个是配合物①CuSO4·5H2O②K2P t Cl6 ③KCl·CuCl2④Cu(NH2CH2COO)2 ⑤KCl·MgCl2·6H2O ⑥Cu(CH3COO)2注意:①配合物和配离子的区别②配合物和复盐的区别2、配合物的组成中心离子内界单齿配体配位体多齿配体配合物螯合配体外界(1)配合物的内界和外界以[Cu(NH3)4]SO4为例:[Cu(NH3)4]2+ SO-24内界外界内界是配位单元,外界是简单离子。
又如K3[Cr(CN)6] 之中,内界是[Cr(CN)6]3–,外界是K+。
可以无外界,如Ni(CO)4。
但不能没有内界,内外界之间是完全电离的。
(2)中心离子和配位体中心离子:又称配合物的形成体,多为金属(过渡金属)离子,也可以是原子。
高中化学奥赛讲座----络合物(配位化合物)化学基础【竞赛要求】配位键。
重要而常见的配合物的中心离子(原子)和重要而常见的配位(水、羟离子、卤离子、拟卤离子、氨分子、酸根离子、不饱和烃等)。
螯合物及螯合效应。
重要而常见的络合剂及其重要而常见的配合反应。
配合反应与酸碱反应、沉淀反应、氧化还原反应的联系(定性说明)。
配合物几何构型和异构现象基本概念。
配合物的杂化轨道理论。
八面体配合的颜色。
路易斯酸碱的概念。
物的晶体场理论。
Ti(H2O) 36【知识梳理】一、配合物基本知识1、配合物的定义由中心离子(或原子)和几个配体分子(或离子)以配位键相结合而形成的复杂分子或离子,通常称为配位单元。
凡是含有配位单元的化合物都称作配位化合物,简称配合物,也叫络合物。
[Co(NH 3)6]3+,[Cr(CN)6]3–,Ni(CO)4都是配位单元,分别称作配阳离子、配阴离子、配分子。
[Co(NH3)6]Cl3、K3[Cr(CN)6]、Ni(CO)4都是配位化合物。
[Co(NH3)6]、[Cr(CN)6] 也是配位化合物。
判断的关键在于是否含有配位单元。
思考:下列化合物中哪个是配合物①CuSO4·5H2O ②K2P t Cl6 ③KCl·CuCl2④Cu(NH2CH2COO)2 ⑤KCl·MgCl2·6H2O ⑥Cu(CH3COO)2注意:①配合物和配离子的区别②配合物和复盐的区别2、配合物的组成中心离子内界单齿配体配位体多齿配体配合物螯合配体(1)配合物的内界和外界以 [Cu(NH3)4]SO4为例:[Cu(NH3)4]2+ SO-24内界外界内界是配位单元,外界是简单离子。
又如 K3[Cr(CN)6] 之中,内界是[Cr(CN)6]3–,外界是 K+。
可以无外界,如 Ni(CO)4。
但不能没有内界,内外界之间是完全电离的。
(2)中心离子和配位体中心离子:又称配合物的形成体,多为金属(过渡金属)离子,也可以是原子。
高中化学竞赛-配合物,络合物,配位化学,配体,配位数,中心体高中化学奥林匹克竞赛辅导配合物(配位化合物)化学基础【竞赛要求】配位键。
常见的配合物的中心离子(原子)和常见的配体(水、羟离子、卤离子、拟卤离子、氨分子、酸根离子、不饱和烃等)。
螯合物及螯合效应。
常见的络合剂及常见的配合反应。
定性说明配合反应与酸碱反应、沉淀反应、氧化还原反应的联系。
配合物几何构型和异构现象的基本概念。
配合物的杂化轨道理论。
八面体配合物的晶体场理论。
Ti(H2O)6的颜色。
路易斯酸碱的概念。
1.配合物:由中心离子(或原子)和几个配体分子(或离子)以配位键相结合而形成的复杂分子络合物。
如[Co(NH3)6]3+、[Cr(CN)6]3–、Ni(CO)4都是配位单元,分别称作配阳离子、配阴离子、配分子。
判断物质是配合物的关键在于物质是否含有配位单元。
配合物和复盐的区别:前者一定含有配位键,后者没有配位键,如KCl·MgCl2·6H2O是复盐,不是配合物。
2.配合物的组成:为外界,内外界(1)配合物的内界和外界:以[Cu(NH3)4]SO4为例,[Cu(NH3)4]2+为内界,SO-24之间是完全电离的。
内界是配位单元,外界是简单离子。
又如K3[Cr(CN)6]之中,内界是[Cr(CN)6]3–,外界是K+。
配合物可以无外界,但不能没有内界,如Ni(CO)4。
(2)中心离子(原子)和配位体:a.中心离子(原子):又称配合物的形成体或中心体,多为过渡金属离子,如Fe3+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+,也有电中性的原子为配合物的中心原子,如Ni(CO)4、Fe(CO)5中的Ni和Fe都是电中性的原子。
只要能提供接纳孤对电子的空轨道的离子或原子均可作中心体。
b.配位体:含有孤对电子的阴离子或分子。
如NH3、Cl—、CN—等。
配位体中直接同中心原子配合的原子,叫做配位原子。
如[Cu(NH3)4]2+配阳离子中,NH3是配位体,其中N原于是配位原子。
促敦市安顿阳光实验学校配位化合物1. 熟悉配位化合物的基本概念、组成和命名;2. 熟悉配位化合物的价键理论,会进行一般配离子结构判断和磁性计算;理解晶体场理论的要点,弄清八面体场、四面体场面四边形场中 d轨道的分裂;理解分裂能和晶体场稳化能概念;4. 了解配位化合物顺反异构和旋光异构概念,初步上述两种异构体的判断;5. 熟悉配位实体热力学稳性中的有关概念。
7.1维尔纳学说的要点:●大多数化学元素表现出两种类的化合价,即主价和副价;●元素形成配合物时倾向于主价和副价都能得到满足;●元素的副价指向空间确的方向。
一.配位实体和络合物需要强调配位实体所带的电荷时,也可将其叫作络离子(Complex ion)。
这就是说,“络合物”和“络离子”都是“配位实体”的同义。
二.配位化合物配位化合物(Coordination compound) 指包含配位实体在内的整个化合物。
中心离子或原子:正离子(多)金属元素(多)中性原子(少)非金属元素(少)三.配位体和配位原子与中心原子结合的分子或离子(如例中的NH3分子、CO分子和CN-离子)叫做配位体(Ligand), 配位体中与中心原子直接键合的原子叫配位原子(如配位体NH3中的N原子,配位体CN-和CO中C原子)。
配位体又因含有的配位原子数目不同分为单齿配位体 (Monodentate ligand) 和多齿配位体 (Polydentate ligand) 。
四.配位数与中心离子(或原子)成键的配位原子的总数五.螯合物和金属大环配合物螯合物(Chelate)是多齿配位体以2个或2个以上配位原子配位于金属原子而形成的一种环状络合物 (环中包含了金属原子)。
能用作多齿配体的试剂叫螯合剂(Chelating agent)。
六.化学式的书写和配合物的命名命名原则:按照无机专业会制的规则命名;●含络离子的配合物:阴离子名称在前,阳离子名称在后,阴、阳离子名称之间加“化”字或“酸”字。
§16-3 配合物的化学键理论The Chemical Bond Theories of Complexes配合物的化学键理论处理中心原子(或离子)与配体之间的键合本质问题,用以阐明中心原子的配位数、配位化合物的立体结构以及配合物的热力学性质、动力学性质、光谱性质和磁性质等。
几十年来,提出来的化学键理论有: 静电理论(EST) Electrostatic Theory 价键理论(VBT) Valence Bond Theory 晶体场理论(CFT) Crystal Field Theory 分子轨道理论(MOT) Molecular Orbital Theory 角重叠模型(AOM) Angular Overlap Model在这一节中,我们讲授配合物的价键理论和晶体场理论。
分子轨道理论和角重叠模型在后续课程中学习。
一、价键理论(Valence Bond Theory )L .Pauling 等人在二十世纪30年代初提出了杂化轨道理论,首先用此理论来处理配合物的形成、配合物的几何构型、配合物的磁性等问题,建立了配合物的价键理论,在配合物的化学键理论的领域内占统治地位达二十多年之久。
1.价键理论的基本内容:(1) 配合物的中心体M 与配体L 之间的结合,一般是靠配体单方面提供孤对电子对与M 共用,形成配键M ←∶L,这种键的本质是共价性质的,称为σ配键。
(2) 形成配位键的必要条件是:配体L 至少含有一对孤对电子对,而中心体M 必须有空的价轨道。
(3) 在形成配合物(或配离子)时,中心体所提供的空轨道(s 、p,d 、s 、p 或s 、p 、d)必须首先进行杂化,形成能量相同的与配位原子数目相等的新的杂化轨道。
2.实例:(1) 主族元素配合物 Be 4O(CH 3COO)6:每个Be 原子都采取sp 3杂化-4BF :B 原子为sp 3杂化,正四面体构型-36AlF :-3] [ Al 3+周围共有12个价电子Al 3+采取sp 3d 2杂化(2) 过渡元素配合物a .(n - 1)d 10电子构型中心体+243)Zn(NH sp 3杂化 正四面体-3HgI sp 2杂化 平面三角形b .(n - 1)d 8电子构型中心体+243])[Ni(NH sp 3杂化 正四面体F Al F F F FF-24]Ni(CN)[ dsp 2杂化 平面四方-24PtCl dsp 2杂化 平面四方c .(n - 1)d x(x <8)电子构型中心体-36Fe(CN) d 2sp 3杂化 正八面体+363])[Co(NH d 2sp 3杂化 正八面体+263])[Co(NH sp 3d 2杂化 正八面体-36FeF sp 3d 2杂化 正八面体3.讨论:(1) 配合物中的中心体可以使用两种杂化形式来形成共价键:一种杂化形式为(n - 1)d 、n s 、n p 杂化,称为内轨型杂化。
高中化学奥林匹克竞赛辅导配合物(配位化合物)化学基础【竞赛要求】配位键。
常见的配合物的中心离子(原子)和常见的配体(水、羟离子、卤离子、拟卤离子、氨分子、酸根离子、不饱和烃等)。
螯合物及螯合效应。
常见的络合剂及常见的配合反应。
定性说明配合反应与酸碱反应、沉淀反应、氧化还原反应的联系。
配合物几何构型和异构现象的基本概念。
配合物的杂化轨道理论。
八面体配合物的晶体场理论。
Ti(H2O)6的颜色。
路易斯酸碱的概念。
1.配合物:由中心离子(或原子)和几个配体分子(或离子)以配位键相结合而形成的复杂分子络合物。
如[Co(NH3)6]3+、[Cr(CN)6]3–、Ni(CO)4都是配位单元,分别称作配阳离子、配阴离子、配分子。
判断物质是配合物的关键在于物质是否含有配位单元。
配合物和复盐的区别:前者一定含有配位键,后者没有配位键,如KCl·MgCl2·6H2O是复盐,不是配合物。
2.配合物的组成:为外界,内外界(1)配合物的内界和外界:以[Cu(NH3)4]SO4为例,[Cu(NH3)4]2+为内界,SO-24之间是完全电离的。
内界是配位单元,外界是简单离子。
又如K3[Cr(CN)6]之中,内界是[Cr(CN)6]3–,外界是K+。
配合物可以无外界,但不能没有内界,如Ni(CO)4。
(2)中心离子(原子)和配位体:a.中心离子(原子):又称配合物的形成体或中心体,多为过渡金属离子,如Fe3+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+,也有电中性的原子为配合物的中心原子,如Ni(CO)4、Fe(CO)5中的Ni和Fe都是电中性的原子。
只要能提供接纳孤对电子的空轨道的离子或原子均可作中心体。
b.配位体:含有孤对电子的阴离子或分子。
如NH3、Cl—、CN—等。
配位体中直接同中心原子配合的原子,叫做配位原子。
如[Cu(NH3)4]2+配阳离子中,NH3是配位体,其中N原于是配位原子。
配位原子经常是含有孤对电子的原子。
(3)配位原子和配位数:配体中给出孤对电子与中心体直接形成配位键的原子,叫配位原子。
配位单元中,中心体周围与中心体直接形成配位键的配位原子的个数,叫配位数。
中心离子的配位数一般为2、4、6、8(配位数为8的较少见),如在[Pt(NH3)6]C14中,配位数为6,配位原子为NH3分子中的6个氮原子。
一般说来,配位数大多是中心体电荷数的两倍,如Cu+、Ag+、Au+的配位数均为2,Cu2+、Zn2+的配位数均为4,Fe3+、Cr3+的配位数均为6,但也有例外。
配位数与中心体和配体的性质有关:若中心离子的电荷高,半径大,则利于高配位;而配体的电荷高,半径大,则利于低配位。
注意:配体的个数与配位数不是同一个概念,如[Cu(NH2CH2COO)2]中配位数是4,即2个N原子和2个O原子与Cu(II)配位,但配体个数是2,是2个NH2CH2COO—。
配体的个数与配位数不相等,大多数情况是由多齿配体造成的。
(4)常见的配体:a.单齿配体:一个配体中只能提供一个配位原子与中心体成键,如H2O、NH3、CO等。
单齿配体中,有些配体中含有两个可以配位的原子,称为两可配体,如(SCN)–,结构为线性,以S为配位原子时,为硫氰根(—SCN–),以N为配位原子时,为异硫氰根(—NCS–)。
b.多齿配体:有多个配位原子的配体(又分双齿、三齿等),如SO42–、CO32–、PO43–、C2O42—等。
例如乙二胺H2N—CH2—CH2—NH2(可表示为en),其中两个氮原子经常和同一个中心体配位。
像这种有两个配位原子的配体通常称双基配体或双齿配体。
乙二胺四乙酸( EDTA )其中2个N、4个—OH中的O均可配位,称多基配体,EDTA结构见下图:c.螯合配体:同一配体中两个或两个以上的配位原子直接与同一中心体配合成环状结构的配体称为螯合配体。
螯合配体是多齿配体中最重要且应用最广的。
由双基配体或多基配体形成的具有环状结构的配合物称螯合物,如下图所示。
其中,含五元环或六元环的螯合物较稳定。
3.配合物的命名[Ni(CO)4]:四羰基合镍。
(2)内、外界之间加“酸”或“化”分开,如[Ag(NH3)2]Cl:氯化二氨合银(I)。
配体与中心离子(原子)之间加“合”分开;(3)中心离子价数用罗马字母表示,紧跟中心离子后,并加上小括号,如[Ag(NH3)2]Cl:氯化二氨合银(I)。
(4)配位体个数用中文一、二、三…表示,“一”可略,如[Cr(OH)3H2O(en)]:三羟·水·乙二胺合铬(Ⅲ)。
(5)如果配合物中有多种配位体,则它们的排列次序为:阴离子配体在前,中性分子配体在后;无机配体在前,有机配体在后。
同类配体按配位原子元素符号的英文字母顺序排列。
不同配位体的名称之间还要用中圆点“·”分开。
(6)配体的先后顺序:下述的每条规则均在其前一条的基础上①先无机配体,后有机配体。
如PtCl2( Ph3P)2:二氯·二(三苯基膦)合铂(II)。
②先阴离子类配体,后阳离子类配体,最后分子类配体。
如K[ PtCl3(NH3)]:三氯·氨合铂(II)酸钾。
③同类配体中,按配位原子的元素符号在英文字母表中的次序分出先后。
如[Co(NH3)5H2O]Cl3:配位原子分别是N、O,在英文字母表中,N在O之前,故该配合物为三氯化五氨·水合钴(III)。
④配位原子相同,配体中原子个数少的在前。
如[Co(Py)(NH3)(NO2)(NH2OH)]Cl:配体NH3、NO2、NH2OH的原子个数分别是4、3、5,故该配合物为氯化硝基·氨·羟氨·吡啶合钴( II)。
⑤配体中原子个数相同,则按和配位原子直接相连的配体中的其它原子的元素符号的英文字母表中的次序分出先后。
如配体NH-2和NO-2比较,H在O之前,则命名时,配体NH-2在前。
关于配合物的命名,现举例如下:[Fe(CN)6]4—:六氰合铁(Ⅱ)配离子或六氰合亚铁配离子K4[Fe(CN)6]:六氰合铁(Ⅱ)酸钾或六氰合亚铁酸钾[Co(en)3]2(SO4)3:硫酸三(乙二胺)合钴(Ⅲ)[Co(ONO)(NH3)5]SO4:硫酸亚硝酸根·五氨合钴(III)4.配位化合物的价键理论则的多面体。
中心体是采用同一电子层的轨道杂化,还是不同电子层轨道杂化成键,则取决于中心体的电子层结构情况和配位体原子的电负性。
主族元素中心体采取s、p或s、p、d方式杂化,与配体无关。
副族元素情况复杂,如果(n-1)d轨道电子已填满,则与主族元素相同,采取s、p或s、p、d方式杂化。
副族元素如果(n-1)d 轨道电子未填满,而外层ns、np、nd又是空的,其杂化轨道可能是d、s、p或s、p、d:若中心体为d3型,如Cr3+,有空(n-1)d轨道,易采取(n-1)d 2ns np3杂化(d 2sp3杂化),形成内轨型配合物;若中心体为d 8~ d10型,如Fe2+、Ni2+、Zn2+、Cd2+、Cu+,无空(n-1)d轨道,易采取(ns)(np)3 (nd)2杂化(sp3d2杂化),形成外轨型配合物。
中心体副族元素究竟采用何种方式杂化,则取决于配体的的性质:(1)若配体配位原子电负性大,如卤素、氧等不易给出电子,它们对中心体内层结构影响不大,不改变中心体d轨道中的电子分布,所以采取s、p、d方式杂化,这种类型的配合物叫外轨型配合物,如FeF63–、[Fe(SCN)6]3—、FeCl4—、CuCl42–。
外轨型配合物即中心体用外层轨道接纳配体电子。
外轨型配合物,键能小,不稳定,在水中易解离。
(2)若配位原子电负性小,离子极化率大,易变形,如CN—、NO2—较易给出电子对,使中心体内层d轨道上的电子分布发生改组,腾出(n-1)d中的轨道进行d、s、p杂化,这种类型的配合物叫内轨型配合物,如[Fe(CN)6]3—、[Ni(SCN)4]2—、[Cu(SCN)4]2—。
内轨型配合物即中心体用部分内层轨道接纳配体电子。
内轨型配合物,键能大,较稳定。
的成键情况:①ns np nd杂化,如FeF-36Fe3+的1个4s空轨道,3个4p空轨道和2个4d空轨道形成sp3d2杂化轨道,6个F–的6对孤对电子配入sp3d2空轨道中,形成正八面体构型的配合单元。
又如Ni(CO)4的成键情况:在配体CO的作用下,Ni的价层电子重排成3d104s0,形成sp3杂化轨道,4个CO配体与sp3杂化轨道成配键,形成的Ni(CO)4构型为正四面体。
FeF-36和Ni(CO)4的相同点是,配体的孤对电子配入中心体的外层空轨道,即nsnpnd杂化轨道,形成的配合物称外轨型配合物,所成的键称为电价配键,电价配键不是很强。
FeF-36和Ni(CO)4的不同点是,CO配体使中心体Ni的价电子发生重排,这样的配体称为强配等;体。
常见的强配体有CO、CN-、NO-2FeF-36中F-不能使中心体Fe3+的价电子重排,称为弱配体。
常见的弱配体有F-、Cl-、H2O 等。
而NH3等则为中等强度配体。
对于不同的中心体,相同的配体其强度也是不同的。
②(n-1)d ns np杂化,如Fe(CN)-3的成键情况:6Fe3+采取d2sp3杂化,使用2个3d轨道,1个4s轨道,3个4p轨道,形成正八面体构型,为内轨型配阴离子。
的成键情况:又如Ni(CN)-24Ni2+空出1个内层d轨道,采取dsp2杂化,形成正方形构型,为内轨型配阴离子。
中,杂化轨道均用到了( n-1 ) d内层轨道,配体的孤对电子进入内层,Fe(CN)-36和Ni(CN)-24形成内轨配合物。
内轨配合物能量低,较外轨配合物稳定,所成的配位键称为共价配键。
从上面可以看出,对于Fe3+而言,它的内轨型配合物与外轨型配合物的未成对电子数分别为1和5,这使得它们的磁性不同。
因而可用磁性来判断Fe3+的6配位配合物属于哪种杂化类型。
配合物的磁矩可按下式计算:磁矩μ=)2n BM,式中n是分子中未成对的单电子数;BM是磁(+n矩μ的单位,称为玻尔磁子。
测出磁矩,推算出单电子数n,对分析配位化合物的成键情况具有重要意义。
在[Co(NH3)6]3+中,实验测得μ= 0BM,推出n= 0。
Co3+,3d 6,若不重排,将有4个单电子;只有发生重排,才能有n =0,故Co3+采取d2sp3杂化,形成正八面体构型,[Co(NH3)6]3+是内轨配合物,NH3在此是强配体。
Fe(H2O)63-配离子理论磁距实测磁矩杂化类型Fe(H2O)63- 5.92 5.88 外轨型(高自旋)5.配合物的构型与中心离子(原子)的杂化方式:配位数空间构型杂化轨道类型实例2 直线形sp Ag(NH3)2+、Ag(CN)2-3 平面三角形sp2Cu(CN)32-、HgI3-4 正四面体sp3Zn(NH3)42+、Cd(CN)42-4 四方形dsp2Ni(CN)42-、[PdCl4]2-5 三角双锥dsp3Ni(CN)53-、Fe(CO)55 四方锥d4s[SbF5]2-、TiF52-6 八面体sp3d2FeF63-、AlF63-、SiF62-、PtCl64-6 八面体d2sp3Fe (CN)63-、Co(NH3)66.价键理论的局限性:(1)可解释[Co(CN)6]4–易被氧化[Co(CN)6]3-的原因,但无法解释[Cu(NH3)4]2+比[Cu(NH3)4]3+稳定的事实。