结构化学第六章 配位化合物的结构和性质2
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第六章配位化合物的结构和性质教学目的:通过学习,使学生对配位化合物的三大化学键理论(价键理论、晶体场理论、分子轨道理论)有所了解,并能够运用合适的理论对常见配合物的结构和性质进行理论分析和解释。
教学重点:1.晶体场理论;2.姜-泰勒效应;3.分子轨道理论。
引言:配位化合物简称配合物,又叫络合物,是一类含有中心金属原子(离子)(M)和若干配体(L) 的化合物(MLn)。
中心原子通常是过渡金属元素的原子或离子,具有空的价轨道;而配体则有一对或多对孤对电子。
在广泛的化学实践和量子化学巨大发展的基础上,提出了各种解释中心原子和配体之间化学键本质的理论,主要有价键理论、晶体场理论和分子轨道理论第一节价键理论1928年Pauling把杂化轨道理论应用到配合物中,提出了配合物的价键理论。
一、理论要点:配体的配位原子提供孤对电子进入中心原子(或离子)的空的杂化轨道形成配位键;配位键可分为电价配键和共价配键两种,相应的配合物叫做电价配合物和共价配合物。
二、杂化轨道与空间构型三、电价配键和共价配键1、电价配合物中心离子的电子层结构和自由离子的一样,它与配体是以静电作用力结合在一起,常采用spd外轨道杂化,形成高自旋配合物。
电价配合物特点:配体往往电负性大,不易给出孤电子对,中心离子的结构不发生变化。
配合物中配位键共价性较弱,离子性较强;键能小,不稳定,在水中易分解简单粒子;2、共价配合物中心离子腾出内层能量较低的空d轨道,进行dsp内轨道杂化,接受配体的孤对电子,形成低自旋共价配合物。
共价配合物特点:配体往往电负性较小,较易给出孤电子对,对中心离子的影响较大,使其结构发生变化。
配合物中配位键共价性较强,离子性较弱;由于(n-1)d轨道比nd轨道能量低,所以一般共价配合物比电价配合物稳定,在水溶液中不易解离为简单离子。
3.实验测定:通过测定络合物的磁化率,可判断中央离子与配体间化学键性质kTN x A 32μμ=, )()(反顺O M x x x +=μ磁矩cn ehn n e B B πμμμ4,)2(=+=(玻尔磁子) n 未成对电子数有摩尔磁化率X m 可计算络合物的磁矩μ,由μ可估算出n(未成对电子数),从而可判断此络合物是电价配键,或共价配键。
第六章配位化合物的结构和性质
一.基本概念:
1.配合物、中心原子、配体、单核配合物、多核配合物
2.电价配合物、共价配合物、高自旋配合物和低自旋配合物
3.分子磁矩与未成对电子数的关系
4.晶体场、分裂能、成对能、光谱化学序、强场、弱场、晶体场稳定化能5.姜太勒效应和络合物畸变
6. M中σ型轨道和π型轨道
7. M-L之间的σ键及能级次序
8.羰基配合物中的σ-π键
9.π络合物中的σ-π键
10.电子规则和9n-l规则
二.基本计算和应用:
1.VBT与CFT理论对配合物的结构与性质的解释
2.d电子的排布、影响分裂能的因素
3.稳定化能的计算及应用
4.姜太勒效应
5.过渡金属络合物的颜色
6.络合物的几何构型
7.用分子轨道理论说明配合物的成键情况
8.σ-π型配键
三.重点内容
1.晶体场理论,d电子的排布、影响分裂能的因素,稳定化能的计算及应用2.配位场理论,八面体场的分裂,配位场稳定化能及对化合物性质的影响3.姜太勒效应
4.σ-π型配键及配位化合物的结构
四.自学引导
1.由静电作用模型引出晶体场理论,通过d电子轨道分裂引出分裂能、稳定化能及对配合物的结构与性质的解释
2.由分子轨道理论引出配位场理论,通过八面体场的分裂引出配位场稳定化能、姜太勒效应及对化合物性质的解释
3.通过σ-π型配键引出对过渡金属的配位化合物的结构、性质的解释。
五.作业
6.3,6.4,6.5,6.7,6.12,6.14,6.15,6.20, 6.23。
结构化学配位化合物的结构与性质结构:线性结构的配位化合物中,中心金属离子与两个配体通过配位键相连,通常形成线性排列。
例如,[Ag(NH3)2]+是一种具有线性结构的化合物。
平面结构的配位化合物中,中心金属离子与四个配体通过配位键相连,形成一个平面结构。
这类化合物的最简例子是[PtCl4]2-。
八面体结构的配位化合物中,中心金属离子与六个配体通过配位键相连,基本上呈八面体的结构。
例如,[Co(NH3)6]3+是一种具有八面体结构的化合物。
正八面体结构的配位化合物中,中心金属离子与六个配体通过配位键相连,形成一个凸多面体,其中六个配体位于正八面体的六个顶点上。
[Ni(CN)6]4-是一种具有正八面体结构的化合物。
性质:1.配位化合物的颜色:很多配位化合物有鲜明的颜色,这是由于电子在配体和中心金属之间的跃迁引起的。
例如,[Cu(NH3)4]2+是一种呈蓝色的配位化合物,而[CoCl4]2-是一种呈黄色的配位化合物。
2.配位化合物的磁性:根据中心金属离子的电子构型和配体的性质,配位化合物可以表现出不同的磁性。
如果中心金属离子具有未成对电子,配位化合物通常会表现出顺磁性,即磁化率高于预期。
相反地,如果中心金属离子的电子全部成对,配位化合物通常会表现出抗磁性,即磁化率低于预期。
3.配位化合物的溶解度:溶解度是配位化合物的重要性质之一、配合物的溶解度受其配体和中心金属离子性质的影响。
一般来说,带电的配位离子通常溶解度较高。
4.配合物的稳定性:配合物的稳定性取决于配体和中心金属离子之间配位键的强度。
不同的配体具有不同的配位键强度,因此稳定性也会有所不同。
有些配合物具有较高的稳定性,可以在溶液中长时间存在,而有些配合物则比较不稳定,易于分解。
总结:。