第七章配位化合物
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第七章 配位化合物第一节 配合物的组成及命名一、配合物的组成 1、配合物配离子:由两种不同离子或一种离子与一种分子形成的复杂离子称之。
如:[]+23)(NH Ag 、[]+243)(NH Cu 、[]-36)(CN Fe 、[]-46)(CN Fe配合物:含配离子的化合物。
如:[]Cl NH Ag 23)(、[]443)(SO NH Cu 、[]63)(CN Fe K 、[]64)(CN Fe K 有时也把配离子笼统称为配合物。
2、配合物的组成配合物结构较复杂,但一般都有一个成分作为配合物的核心,其它部分围绕这一核心有规则地排列。
(1)中心离子(配合物的形成体):位于配合物中心的离子或原子。
多为具有空轨道的过渡元素的金属离子(d 区、s d 区)。
少数为高氧化数非金属原子,如:[]-26SiF 、[]-6PF 。
个别为中性原子,如:[]4)(CO Ni 、[]5)(CO Fe 。
(2)配位体★含义:与中心原子结合的分子或离子。
多为含孤对电子的分子或离子。
如3NH 、O H 2、-Cl 、-CN 、-SCN 等。
★分类:根据一个配体中所含配位原子数目的不同,可将配体分为单齿配体和多齿配体。
单齿配体:一个配位体只含一个配位原子。
多齿配体:一个配位体只含两个或两个以上的配位原子。
(3)配位原子:配位体中直接与中心离子结合的原子。
配位原子大多为电负性较大的非金属原子,如:N 、O 、F 、C 、S 、x 等。
(4)配位数:★含义:直接与中心原子结合的配位原子数。
单齿配体:配位数=配位体数。
多齿配体:配位数=配位体数×一个配位体所含配位原子的个数(齿数)。
如:[]+22)(en Pt★影响因素中心离子正电荷:电荷数↑,配位数↑半径:中心离子半径↑,配位数↑配体半径↑,配位数↓外界因素:浓度,配体浓度高有利于形成高配位数。
温度,温度低有利于形成高配位数。
★经验:中心离子 +1 +2 +3 +4 配位数 2 4(6) 6(4) 6(8) (5)内界:即配离子,用“[ ]”括起。
配离子的电荷=中心离子与配体电荷的代数和。
如:[]Cl O H NH CoCl 2332)( (6)外界:除配离子之外的部分。
外界离子电荷=配离子的电荷[Cu (NH 3) 4] SO 4 K 3 [Fe (CN ) 6]中心离子 配位体 配位数 中心离子 配位体 配位数内界 外界 外界 内界配位体NH 3和CN -中的N ,C 称为配位原子(指配体中直接提供孤对电子给中心离子的原子)。
二、配合物的化学式及命名 1、 配合物化学式的书写:原则:配合物:阳离子在前,阴离子在后配离子:先中心离子再配体。
若配体不止一种:先离子后分子先无机后有机同类配体按配位原子元素符号英文排序为准,如3NH 、O H 2,3NH 在前同类配体若配位原子相同,则配位体原子数少者在前,如[])()(2322OH NH NH NO Pt2、配合物的命名:与无机物类似,自后向前念。
配离子:配位体数配位体“合”中心离子(化合价)离子 如:[]+243)(NH Cu :四氨合铜(Ⅱ)离子[]-36)(CN Fe :六氰合铁(Ⅲ)离子 []-46)(CN Fe :六氰合铁(Ⅱ)离子配合物:(1)含配阳离子化合物:“某化(或酸)某”。
(2)含配阴离子化合物:“某酸某”。
(3)外层是氢离子时称“某酸”。
(4)外层是氢氧根离子时称“氢氧化某”。
说明★若配体两种以上,中间用“· ”分开,命名顺序同书写顺序(即自前向后)。
★带倍数词头的无机含氧酸根阴离子配体、含有一个以上代酸原子的配体,命名时要用括号括起来,如:(三磷酸根)、(硫代硫酸根)。
★注意一些特殊配体的名称:-ONO (O 为配位原子):亚硝酸根,-2NO (N 为配位原子):硝基;-SCN (S 为配位原子):硫氰酸根,-NCS (N为配位原子):异硫氰酸根;CO :羰基、-OH :羟基等。
命名实例:[]443)(SO NH Cu :硫酸四氨合铜(Ⅱ) []63)(CN Fe K :六氰合铁(Ⅲ)酸鉀[]64)(CN Fe K :六氰合铁(Ⅱ)酸鉀 []243)(Cl NH Zn :二氯化四氨合锌(Ⅱ)[]2344)()(NH NCS Cr NH : 四(异硫氰酸根) · 二氨合铬(Ⅲ)酸铵[]33)(Cl en Fe :三氯化三乙二胺合铁(Ⅲ) []3253)(Cl O H NH Co :三氯化五氨 · 一水合钴(Ⅲ)[]2323)(O S Ag Na : 二(硫代硫酸根)合银(Ⅰ)酸钠 []62PtCl H :六氯合铂(Ⅳ)酸[])()(23OH NH Ag :氢氧化二氨合银(Ⅰ) []5)(CO Fe :五羰基合铁三、配合物的结构1、 简单配合物:单齿配体与中心离子配位形成的配合物(不含环)。
2、 鳌合物:多齿配体与中心离子配位形成的配合物(含环)。
3、 其它配合物:多核配合物、羰基配合物、原子簇配合物等。
【巩固提高】1、常见配合物的形成体多为过渡金属的离子或原子,而配位原子则可以是任何元素的原子。
(×)2、[CoCl(SCN)(en)2]NO 2名称为 ,配位体为 ,配位原子为 ,配位数为 ,中心原子氧化数为 。
(NH 4)2[FeF 5(H 2O)]的系统命名为 ,配离子的电荷是 ,配位体是 ,配位原子是 ,中心离子的配位数是 。
3、当分子式为CoCl3·4NH3 的化合物与AgNO3(aq)反应,沉淀出1molAgCl ,则有( )个氯原子直接与钴成键。
(1)0 (2)1 (3)2 (4)34、在[Cr(C 2O 4)2(en)]-中,中心离子电荷数和配位数正确的是( )。
(1)+2、3 (2)+3、6 (3)+3、3 (4)-1、6【答案】2、亚硝酸一氯·一硫氰酸根·二(乙二胺)合钴(Ⅲ);Cl -、SCN -、en ;Cl 、S 、N ;6;+3。
五氟·一水合铁(Ⅲ)酸铵;-2;F -、H 2O ;F 、O ;6。
3、(3);4、(2)第二节 配合物的价键理论一、要点1、 中心离子与配体间的化学键为配位键,配体为电子对给予体,中心离子为电子对接受体。
2、 中心离子提供的空轨道必须经过杂化,配位原子的孤对电子进入杂化轨道形成配位键。
3、 配离子的空间构型取决于中心离子的杂化类型。
二、分析实例1、 配位数为2→如[]+23)(NH Ag实验事实:+←→][33NH Ag NH ,直线形,键长相等。
解释:Ag ,ⅠB ,11054s d ;Ag +,104d2、配位数为4 准备:磁矩(μ)★磁性(物质在磁场中表现出来的性质)大小的量度,单位:玻尔磁子(B.M )。
★ 磁性大小由成单电子数决定,)2(+=n n μ,n :成单电子数。
无成单电子,0=μ,反磁性;有成单电子,0≠μ,顺磁性。
★ 通过μ可判断成单电子数。
(1)3sp 杂化如[]+243)(NH Zn :正四面体,0=μ,无单电子Zn ,ⅡB ,21043s d ;+2Zn ,103d(2)2dsp 杂化如[]-24)(CN Ni :平面正方形,0=μ,无成单电子Ni ,2843s d ;+2Ni ,83d2、配位数为61n +≈Ag +5s 5pAg(NH 3)2+NH 3NH 3实例1:[]-36)(CN Fe ,正八面体,0.2=μ,1=nFe ,2643s d ;+3Fe ,53d实例2:[]-36FeF ,正八面体,9.5=μ,5=n4、其它配位数:配位数3:2sp 杂化,平面正三角形;配位数5:3dsp 杂化,三角双锥形。
几种重要配离子杂化类型及几何构型三、内轨与外轨型配合物 1、含义O若中心离子全以最外层轨道(ns 、np 、nd )杂化成键,所形成的配键称外轨配键,所形成的配合物称外轨型配合物。
常见的外轨型配合物中心离子所发生的杂化有sp 、sp 2、sp 3、sp 3d 2。
若中心离子还利用了次外层轨道(d n )1(-、ns 、np 、)杂化成键,所形成的配键称内轨配键,所形成的配合物称内轨型配合物。
常见的内轨型配合物中心离子所发生的杂化有dsp 2、d 2sp 3。
2、判断:内轨还是外轨取决于: (1)中心离子的价电子构型一般规律:中心离子3~1d:内轨型配合物中心离子10d :外轨型配合物:如+2Zn的配合物中心离子9~4d:遇强场配体,内轨型配合物,如[]-36)(CN Fe遇弱场配体,外轨型配合物,如[]-36FeF (2)配位原子的电负性配位原子的电负性较小,易给出孤对电子,形成配位键的能力较强,称强场配体。
如:-CN 、-2NO 、-SCN 、羰基配位原子的电负性较大,难给出孤对电子,形成配位键的能力较弱,称弱场配体。
如:-Cl 、-F 、-Br 、-I (3)中心离子的电荷同种配体与同一过渡元素中心离子形成的配合物,中心离子正电荷越多,越有利于形成内轨。
如:[]+263)(NH Co ,外轨型配合物;[]+363)(NH Co ,内轨型配合物说明★内轨型配合物大多成单电子数少,磁矩小,低自旋;外轨型配合物大多成单电子数多,磁矩大,高自旋。
★内轨型配合物由于是能量低的d n )1(-轨道参加杂化,因此较稳定。
所以有同一中心离子形成相同配位数的配离子时稳定性:内轨型 > 外轨型。
思考:[]-36)(CN Fe 、[]-36FeF 的稳定性;[]-24)(CN Ni (内轨)、[]+243)(NH Ni (外轨)的稳定性【巩固提高】1、中心离子配位数是4的配离子都具有四面体构型,中心离子配位数是6的配离子都具有八面体构型。
(×)2、内轨配合物一定比外轨配合物稳定。
(×)3、同一中心离子形成的相同配位数的配离子,内轨型的磁矩都小于外轨型。
(√)4、[Co(NH 3)6]3+是内轨型配合物,则中心离子未成对电子数和杂化轨道类型是( (4) )。
(1)4,sp 3d 2 (2)4,d 2sp 3 (3)0,sp 3d 2 (4)0,d 2sp 35、已知[Mn(SCN)6]4-配离子的磁矩是6.1,该配离子属((1) )。
(1)外轨,高自旋 (2)内轨,高自旋 (3)外轨,低自旋 (4)内轨,低自旋6、已知[Co(NH 3)6]3+的μ=0,则下列关于Co (Ⅲ)的杂化方式和配合物的空间构型的叙述中正确的是((2) )。
(1)sp 3d 2,正八面体 (2)d 2sp 3,正八面体 (3)sp 3d 2,三方棱柱形 (4)d 2sp 3,四方锥 7、关于[Cu(CN)4]3-的空间构型和中心离子的杂化方式的叙述中正确的是((3) )。