2013-第三章--配合物的化学键理论解析PPT教学课件
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配 合 物
【初赛要求】
配合物。路易斯酸碱。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、酸根离子、不饱和烃等)。螯合物及螯合效应。重要而常见的配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和基本事实。配合物的杂化轨道理论。用杂化轨道理论说明配合物的磁性和稳定性。八面体配合物的晶体场理论说明Ti(H2O)63+的颜色。软硬酸碱的基本概念和重要软酸软碱和硬酸硬碱。
【初识配合物】
无水的硫酸铜晶体(白色)溶于水得到天蓝色的溶液,蒸发浓缩冷却结晶,得到天蓝色的五水合硫酸铜晶体。结构分析证实,无论水溶液还是晶体,天蓝色都是四水合铜离子[Cu(H2O)4]2+的颜色。
向硫酸铜溶液滴加氨水,先产生含铜化合物的沉淀,继续滴加过量的氨水,沉淀溶解,得到深蓝色的透明溶液,若是浓溶液,蒸发结晶,可以得到深蓝色的四氨合硫酸铜晶体。结构分析证实,无论在氨水溶液里还是在晶体里,深蓝色都是四氨合铜离子[Cu(NH3)4]2+的颜色。
取少量硫酸四氨合铜晶体用水溶解后滴加浓盐酸,用过量浓盐酸,最后得到的是黄色透明溶液,结构分析证实,其中存在四氯合铜酸根[CuCl4]2-。这种离子在晶体里也存在。
我们把象[Cu(H2O)4]2+、[Cu(NH3)4]2+、[CuCl4]2-这样的由金属原子与中性分子或者阴离子结合形成的复杂离子叫做配离子(过去叫络离子),其中的金属原子是配离子形成体或中心原子,其中的H2O、NH3、Cl-离子等叫做配体。
第一单元 配合物的定义、组成、类型与命名
1.配合物定义:是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(称为配体)和具有接受孤对电子或多个不定域电子的原子或离子(统称中心原子)按一定的组成和空间构型所形成的化合物。例如:
配合物:
第二章 配合物的化学键理论
配合物的化学键理论:中心离子与配位体之间的化学键。
第一节 配合物的静电理论
静电理论的基本观点:认为中心离子是带正电荷的粒子,而配位体是带负电荷 的粒子,配合物中的配位键是由单纯的静电相互吸引而形成的,
形成配合物的结合能有两项:1 配体与中心离子的吸引能
2 配体与配体之间的排斥能
U结合=U吸引+U排斥
有一些现象不能很好解释:配体一定时,半径相近的金属离子与之形成的配合物的稳定性应相近。
如 Nab半径为0.95, Cu+半径为0.96
形成的配合物的稳定性却相差很大
改进的静电理论:静电极化理论,即中心离子和配位体在静电的作用下,相互会产生变形,中心离子的正电荷可吸引配体的电子,而配体的负电荷则排斥中心离子的电子。
1 自己变形
两方面的作用
2 使对方变形
Nab , K+ , Mg2+ , Ca2+ 等离子,具有8电子结构,极化弱,因而与配体配位时,变形小
Cu2+,Ag+ , Zn2+ , Cd2+ 等离子,具有18电子结构,极化强,与配体配位时,变形大
规则:中心离子具有较强的极化作用或变形性强,与变形性强的配位体配位时,形成的配合物稳定
静电理论的评价: 提出较早,对早期的配合物的化学键理论有贡献。
不足之处:1 不能解释象Ni(CO)4这样的配合物
2 不能解释配合物的磁性和光谱
第二节 价键理论
Sidywich的配键理论
主要的价键理论 Pauling的电价和共价配位理论
Taube 的内轨和外轨理论
主要介绍的价键理论的内容:1 Pauling提出的杂化轨道理论
2 Taube提出的内轨和外轨理论
第三章 配位化合物的结构
本章教学要求
1. 理解配位化合物的基本概念、组成和命名;
2. 理解配位化合物的价键理论、晶体场理论,能解释配位化合物的成键特征、几何构型、稳定性、磁性及颜色;
3.1 配合物的基本概念
3.1.1 配合物的定义及组成
由中心离子或原子和围绕在它周围的一组负离子或分子以配位键相结合而成的配位的体均称为配位物。
如果配位个体带电荷,则称配离子,带正电荷的叫配阳离子,如[Cu(NH3)4]2+;
带负电荷的叫配阴离子,如[Fe(CN)6]3-;
配位个体不带电荷则称配合分子,如[Ni(CO)4]、[PtCl2(NH3)2] 等。
配合物中,中心离子(或原子)与其周围配位的负离子或分子组成内配位层(内界),写于方括号内。方括号之外的部分为外界,它由一定数目带相反电荷的离子与整个内界相结合,使配合物呈中性。
有的配合物无外界。
1. 中心离子(或原子)
又称配合物形成体。一般都是带正电荷的金属阳离子,但也有电中性的金属离子,如[Ni(CO)4]及[Cr(CO)6]中的Ni,Cr均为中性原子。
不同外层电子构型的中心离子形成配合物的能力不同。一般来说,具有8电子构型的离子,生成配合物的能力较弱,而具有大于8而小于18电子构型(9~17电子构型),即d轨道未完全充满的过渡金属离子
2. 配位体和配位原子
与中心离子(或原子)直接配位的分子或离子叫配位体,简称配体。
作配位体的物质可以是非金属的单原子离子,也可以是非金属的多原子离子或分子。配位体中直接与中心离子(或原子)成键的原子为配位原子。
或原子,生成配合物的能力最强。
配位原子的特点是:电负性大、有孤对电子的非金属原子。
F、Cl、Br、I、C、N、P、O、S
配合(位)剂:提供配位体的物质
配合(位)剂:提供配位体的物质
如KCN、KI、KSCN
5 9.3
配位化合物的化学键理论
9.3.2 晶体场理论
1 要点:
(1) 在配合物中,中心离子M处于带电的配位体L形成的静电场(晶体场)中,二者完全靠静电作用结合在一起;
(2) 配体电场对M的d电子排斥作用,使M 的d 轨道发生能级分裂,分裂情况与配体的空间分布有关;
(3) 晶体场相同,M或L 不同,分裂程度也不同;
(4) M的d电子重新排布,使配合物能量降低,从而更稳定。
2 M的d轨道在配位体场中的分裂
M 的5条d轨道在球形场中能量升高,但不分裂。
而在八面体、四面体和正方形场中的分裂情况则分别不同。
(1) M 的5条d轨道在八面体场中的分裂