无机化学 第十一章 配合物
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第11章配合物结构11.1 复习笔记一、配合物的空间构型、异构现象和磁性1.配合物的空间结构(1)定义配合物:提供孤电子对的配体与接受孤电子对的中心离子(或原子)以配位键结合形成的化合物。
配合物的空间结构:围绕着中心离子(或原子)的配体排布的几何构型。
(2)影响因素①配位数的多少;配合物的空间构型与配位数间的关系如表11-1-1所示。
表11-1-1 配合物的空间构型与配位数②中心离子、配体种类。
示例:[Ni(CN)4]2-为平面正方形构型,而[Ni(Cl)4]2-是四面体构型。
(3)配合物的空间构型的规律①形成体在中间,配体围绕中心离子排布;②配体间倾向于尽可能远离,能量低,配合物稳定。
2.配合物的异构现象(1)定义配合物的异构现象:两种或两种以上配合物的化学组成相同而结构、性质不同的现象。
(2)分类配合物的异构现象可分为:键合异构、配位异构、几何异构和旋光异构。
在这里主要介绍后两种异构现象。
①几何异构:根据配体相对于中心离子的排列位置可分为顺式异构体和反式异构体两类。
配位数为4的平面正方形和配位数为6的八面体构型的配合物会发生顺、反异构。
配位数为4的四面体配合物以及配位数为2和3的配合物不存在几何异构体。
②旋光异构(光学异构):由分子的特殊对称性(无对称面和对称中心)形成的两种异构体而引起旋光性相反的现象。
两种旋光异构体互成镜像关系。
配位数为4的平面正方形构型的配合物一般无旋光性,而四面体构型则存在旋光性。
3.配合物的磁性(1)定义配合物的磁性:配合物在磁场中所表现出来的相关特性。
(2)分类: ①顺磁性物质:含有未成对电子的配合物;②反磁性物质:不含有未成对电子的配合物。
(3)表示方法配合物磁性可用磁矩(µ)进行表示。
磁矩µ与配合物中的未成对电子数n 间的关系为式中,µB 为磁矩单位,玻尔磁子,1µB =9.274×10-24J ·T -1。
第十一章配位化合物11.1 基本概念 (1)11.2 化学键理论 (6)11.3 晶体场理论 (11)11.4 螯合物 (18)11.5 配位平衡 (19)11.1 基本概念11.1.1 配位化合物的基本概念前言配位化合物是一类由中心金属原子(离子)和配位体组成的化合物。
第一个配合物是1704年普鲁士人在染料作坊中为寻找蓝色染料,而将兽皮、兽血同碳酸钠在铁锅中强烈煮沸而得到的,即KFe[Fe(CN)6]。
配合物的形成对元素和配位体都产生很大的影响,以及配合物的独特性质,使人们对配位化学的研究更深入、广泛,它不仅是现代无机化学学科的中心课题,而且对分析化学、生物化学、催化动力学、电化学、量子化学等方面的研究都有重要的意义。
1.配位化合物的定义配合物是由中心原子(或离子)和配位体(阴离子或分子)以配位键的形式结合而成的复杂离子或分子,通常称这种复杂离子或分子为配位单元。
凡是含有配位单元的化合物都称配合物。
如:[Co(NH3)6]3+、[HgI4]2-、Ni(CO)4等复杂离子或分子,其中都含配位键,所以它们都是配位单元。
由它们组成的相应化合物则为配合物。
如:[Co(NH3)6]Cl3、k2[HgI4]、Ni(CO)411.1.2 组成2.配位化合物的组成图11-01表11-01 常见的配体表11.1.3 命名3.配位化合物的命名对于整个配合物的命名,与一般无机化合物的命名原则相同,如配合物外界酸根为简单离子,命名为某化某;如配合物外界酸根为复杂阴离子,命名为某酸某;如配合物外界为OH-,则命名为氢氧化某。
但配合物因为存在较为复杂的内界,其命名要比一般无机化合物复杂。
内界的命名顺序为:例如:11.1.4 配合物的类型4.配位化合物的类型(1).简单配位化合物简单配位化合物是指由单基配位体与中心离子配位而成的配合物。
这类配合物通常配位体较多,在溶液中逐级离解成一系列配位数不同的配离子。
例如:这种现象叫逐级离解现象。
有环状结构,被称为螯合物或内配合物。
2+
同一配体的两个或两个以上的配位原子间有一
个原子,这样才能形成比较
配位化合物金属有机配合物
SO
4
科学家鲍林
CN -为强配体,使Co 3个d 电子重排中心采取d 2sp 3 杂化,配离子Co(CN)为正八面体构型。
3d
4s
4p d 2sp 3杂化
过渡金属Ni 的d轨道与CO的π*能量相近,对称性一致,可以成键。
按重叠后的
(C2H4) ]·H2O
σ配键d-pπ配键
在八面体场中,六个配体沿x,y,z轴的
个方向分布,以形成八面体场。
正八面体场中配体与d z2 轨
道的相对位置
,轨道的波瓣与六个配体正相对,d x 2-y 2d z 2球形场
正八面体场中配体与
d xy 轨道的相对位置
,,轨道的波瓣不与配体相对,能量
升高的少,低于球形场。
d xy d xz d yz 球形场
坐标原点为正六面体的中心,三轴分别沿与三边平行的方向伸展。
4 个配体的位置如图所示,形成四面体场。
正四面体场中配体与d x 2-y 2 轨道的相对位置
正四面体场中配体与d xy 轨道的相对位置
d d d 球形场
(d )
球形场
(d )
坐标原点位于正方形中心,坐标轴沿正方形对角线方向伸展。
4个配位原子位于正方形的顶点,形成正方形电场。
y
x
-
+
+
-
-y 2
d x 2-y 2轨道的波瓣与配体一一相对,受电场作用最大,能量最高。
d xy 轨道处于y 平面内,受电场作用较大,能量居第二位。
+
+
--
d xy y
x
轨道的环形波瓣在x O y 平面内,列第三位。
d z 2y
x
能量最低的是轨道和轨道
d xz d yz +
+
--
z d yz
y
z
+
+
--d xz
x
z
2.影响分裂能大小的因素
弱场强场 小
大
-----光谱化学序列
弱场强场 小
大
X -,OH -等弱场配体△小,常有△< P ,取高自旋光谱化学序列中NO 2-,CN -,CO 等强场配体△大,常导致△> P ,取低自旋方式,强场低自旋。
高自旋排布(dε)4 (dγ)2 低自旋排布(dε)6 (dγ)05个d轨道的能量为零点。
E d =3∕5 △o
E d =-2∕5 △o
解得:
Fe(H2O)62+(△< P) Fe(CN)64 –(△> P)
E d -E
d
=△
t
3 E
d +2E
d
=0
E
d
=2∕
E
d
=-3
解得:
球形场八面体强场
解:E=( -4 Dq)×5 +2p=-20 Dq+
球形场八面体强场
-[ (-2 /5 △o )×6 +2 P] =12 / 5
33000 cm-1-2×15000 cm-1=49200 cm
[Cu(NH3)4(H2O)2]2+为拉长的八面体。
轴向的两个配
)]42+正体拉的太远,失去轴向两个配体,变成[Cu(NH
3
演示实验
配位单元的形成可以认为是分步进行的:
[Ag(S 银化合物的沉淀与溶解。