第三章配位化学基础资料
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配位化学知识点总结一、配位化学的基本概念配位化学是研究金属离子(或原子)与配体之间形成的配位化合物的结构、性质和反应的化学分支。
首先,我们来了解一下什么是配体。
配体是能够提供孤对电子与中心金属离子(或原子)形成配位键的分子或离子。
常见的配体有水分子、氨分子、氯离子等。
而中心金属离子(或原子)则具有空的价电子轨道,可以接受配体提供的孤对电子。
配位键是一种特殊的共价键,由配体提供孤对电子进入中心金属离子(或原子)的空轨道而形成。
配位化合物则是由中心金属离子(或原子)与配体通过配位键结合形成的具有一定空间结构和化学性质的化合物。
二、配位化合物的组成配位化合物通常由内界和外界两部分组成。
内界是配位化合物的核心部分,由中心金属离子(或原子)与配体紧密结合而成。
例如,在Cu(NH₃)₄SO₄中,Cu(NH₃)₄²⁺就是内界。
外界则是与内界通过离子键结合的其他离子。
在上述例子中,SO₄²⁻就是外界。
中心金属离子(或原子)的化合价与配体的化合价之和等于配位化合物的总化合价。
配位数指的是直接与中心金属离子(或原子)结合的配体的数目。
常见的配位数有 2、4、6 等。
三、配位化合物的结构配位化合物具有特定的空间结构。
常见的配位几何构型有直线型、平面三角形、四面体、八面体等。
例如,配位数为 2 时,通常形成直线型结构;配位数为 4 时,可能是平面正方形或四面体结构;配位数为 6 时,多为八面体结构。
这些结构的形成取决于中心金属离子(或原子)的电子构型和配体的大小、形状等因素。
四、配位化合物的命名配位化合物的命名有一套严格的规则。
先命名外界离子,然后是内界。
内界的命名顺序为:配体名称在前,中心金属离子(或原子)名称在后。
配体的命名顺序遵循先无机配体,后有机配体;先阴离子配体,后中性分子配体。
对于同类配体,按配体中原子个数由少到多的顺序命名。
如果配体中含有多种原子,先列出阴离子配体,再列出中性分子配体。
第三章:晶体结构及配位化学1.配合物的组成(1)配位体:是含有孤电子对的分子或离子,如NH 3、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。
如上例[Cu(NH 3)4]2+配离子中,NH 3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。
(2)中心离子(或原子):一般是金属离子,特别是过渡金属离子,但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。
此外,少数高氧化态的非金属元素也能作为中心原子存在,如SiF 62-中的Si(Ⅳ)及PF 6-中的P(V)等。
(3)配位数:直接同中心离子(或原子)配合的配位原子的数目,叫做该中心离子(或原子)的配位数,一般中心离子的配位数为2、4、6、8(较少见),如在[Pt(NH 3)6]C14中,配位数为6,配位原子为NH 3分子中的6个氮原子。
(4)配离子的电荷:配离子的电荷数等于中心离子和配位体电荷的代数和。
如[Cu(NH 3)4]2+的电荷是+2+(0)×4=+2。
2.配合物的分类配位化合物的范围极广,主要可以分为以下几类:(1)单核配合物 这类配合物是指一个中心离子或原子的周围排列着一定数量的配位体。
中心离子或原子与配位体之间通过配位键而形成带有电荷的配离子或中性配合分子。
如[Cu(NH 3)4]SO 4、K 4[Fe(CN)6]等皆属于此类配合物。
(2)螯合物 这类配合物是由多齿配位体以两个或两个以上的配位原子同时和一个中心离子配合并形成具有环状结构的配合物。
例如乙二胺H 2N-CH 2-CH 2-NH 2和Cu 2+形成的如下螯合物:3.配合物的命名配合物的命名与一般无机化合物的命名原则相同。
若配合物的外界是一简单离子的酸根,便叫某化某;若外界酸根是一个复杂阴离子,便叫某酸某(反之,若外界为简单阳离子,内界为配阴离子的配合物也类似这样叫法)。
配位化学基础配位化学是在无机化学基础上发展起来的一门具有很强交叉性的学科,配位化学旧称络合物化学,其研究对象是配合物的合成、结构、性质和应用。
配位化学的研究范围,除最初的简单无机加和物外,已包括含有金属-碳键的有机金属配位化合物,含有金属-金属键的多核蔟状配位化合物即金属簇合物,还包括有机配体与金属形成的大环配位化合物,以及生物体内的金属酶等生物大分子配位化合物。
一、配合物的基本概念1.配合物的定义及构成依据1980年中国化学会无机化学命名原则,配合物可以定义为:由可以给出孤对电子或多个不定域电子的一定数目的离子或分子(统称为配体)和具有接受孤对电子或多个不定域电子的空位的原子或离子(统称为中心原子),按一定的组成和空间构型所形成的化合物。
结合以上规定,可以将定义简化为:由中心原子或离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,统称为配体单元。
含配体单元(又称配位个体)的化合物称为配位化合物。
配体单元可以是配阳离子,配阴离子和中性配分子,配位阳离子和阴离子统称配离子。
配离子与与之平衡电荷的抗衡阳离子或阴离子结合形成配位化合物,而中性的配位单元即时配位化合物。
但水分子做配体的水合离子也经常不看成配离子。
配位化合物一般分为内界和外界两部分,配体单元为内界,抗衡阳离子或阴离子为外界,而含中性配位单元的配位化合物则无外界。
配合物的内界由中心和配体构成,中心又称为配位化合物的形成体,多为金属,也可以是原子或离子,配体可以是分子、阴离子、阳离子。
2.配位原子和配位数配位原子:配体中给出孤对电子与中心直接形成配位键的原子配位数:配位单元中与中心直接成键的配位原子的个数配位数一般为偶数,以4、6居多,奇数较少配位数的多少和中心的电荷、半径及配体的电荷、半径有关:一般来说,中心的电荷高、半径大有利于形成高配位数的配位单元,如氧化数为+1的中心易形成2配位,氧化数为+2的中心易形成4配位或6配位,氧化数为+3的易形成6配位。
第三节群表示的基及群的表示一、基本概念1、基:群元素作用的对象称为与它相应的群表示的基。
基可以有各种类型,如矢量(x,y,z),波函数(p x,p y,p z)2、群的表示:选定群表示的基以后,则分子点群中的每一个元素都与一个矩阵相对应,这些矩阵构成的矩阵群可以看作是点群的一个表示。
* 群的表示不是唯一的。
二、群的表示(可约与不可约表示)1、可约表示1)定理:设一组矩阵(E,A,B,C…)构成一个群的表示。
若对每个矩阵进行同样的相似变换:E´=X-1EXA´=X-1AXB´=X-1BX…………..则(E´,A´,B´……)也是群的一个表示。
证明(封闭性):若AB = CA´B´ = (X-1AX)(X-1BX) = X-1A(XX-1)BX = X-1(AB)X = X-1CX = C´若每个矩阵A´,B´,C´, … 均按同样的方式划分成方块,则可证明,每个矩阵的对应方块可以单独地相乘:A1´B1´=C1´A2´B2´=C2´A3´B3´=C3´………..因此各组矩阵E1´,A1´,B1´,C1´, …E2´,A2´,B2´,C2´, ……………………….本身都是一个群的表示。
因为用矩阵X可以把每个矩阵变换为一个新矩阵,所有新的矩阵按照同样的方式给出两个或多个低维表示。
因此我们称(E,A,B,C,…)为可约表示。
2、不可约表示若找不到矩阵X,按照上述方式约化给定表示的所有矩阵,这种表示称为不可约表示。
不可约表示具有特殊的重要性。
三、广义正交定理1、向量的正交1)向量及其标积。
向量的定义:向量标积:AθBA·B = A·Bcosθ2)向量正交若A·B = 0,则称A与B正交。