《配合物的形成》.ppt

配合物的形成配合物的形成 配配合合物物在在生生活活、生生产产和和科科技技等等方方面面都都具具有有十分重要的应用：十分重要的应用：在在植植物物生生长长中中起起光光合合作作用用的的叶叶绿绿素素，是是一一种种含含镁镁的的配配合合物物；人人和和动动物物血血液液中中起起着着输输送送氧氧作作用用的的血血红红素素，是是一一种种含含有有亚亚铁铁的的配配合合物物；维维生生素素B12是是一一种种含含钴钴的的配配合合物物；人人体体内内各各种种酶酶（生生物物催催化化剂剂）的的分分子子几几乎乎都都含含有有以以配配合合状状态态存存在在的的金金属属元元素素。化化工工生生产产、污污水水处处理理、汽汽车车尾尾气气处处理理、模模拟拟生生物物固氮都需要一些固氮都需要一些特殊性能的配合物特殊性能的配合物作催化剂。作催化剂。血红素血红素叶叶绿绿素素维维生生素素B12 维维尔尔纳纳 (Werner,A,18661919)瑞瑞士士无无机机化化学学家家，因因创立配位化学而获得创立配位化学而获得19131913年诺贝尔化学奖。年诺贝尔化学奖。配位化学的奠基人配位化学的奠基人维尔纳维尔纳 中中国国无无机机化化学学家家和和教教育育 家家，1981年年当当选选为为中中国国科科学学院院化化学学部部学学部部委委员员。长长期期从从事事无无机机化化学学和和配配位位化化学学的的研研究究工工作作，是中国最早进行配位化学研究的学者之一。是中国最早进行配位化学研究的学者之一。戴安邦戴安邦(1901-1999)配合物的形成配合物的形成实验探究实验探究:实验实验:向试管中加入向试管中加入2mL5%2mL5%的硫酸铜溶液的硫酸铜溶液,再逐再逐滴加入浓氨水滴加入浓氨水,振荡，观察现象。振荡，观察现象。2.2.最后最后沉淀沉淀溶解，生成深蓝色溶液溶解，生成深蓝色溶液：氢氧化铜溶解于足量氨水，反应生成了新物质。氢氧化铜溶解于足量氨水，反应生成了新物质。CuCu2+2+2NH+2NH3 3.H H2 2O=Cu(OH)O=Cu(OH)2 2 +2NH+2NH4 4+1.1.开始生成开始生成蓝色蓝色沉淀沉淀：配合物的形成配合物的形成【实验实验1 1】取取2mL5%2mL5%硫酸铜溶液于试管中，硫酸铜溶液于试管中，用用胶头滴管胶头滴管向其中向其中逐滴逐滴滴入浓氨水，振荡，滴入浓氨水，振荡，至为止，观察实验现象。再加入至为止，观察实验现象。再加入沉淀恰好沉淀恰好溶解溶解2ml2ml乙醇乙醇静置。静置。氢氧化铜与足量氨水反应后溶解是因为生成氢氧化铜与足量氨水反应后溶解是因为生成了了Cu(NHCu(NH3 3)4 4 2+2+，CuCu2+2+2NH+2NH3 3.H H2 2O=Cu(OH)O=Cu(OH)2 2 +2NH+2NH4 4+Cu(OH)Cu(OH)2 2+4NH+4NH3 3.H H2 2O=Cu(NHO=Cu(NH3 3)4 4 2+2+2OH+2OH-+4H+4H2 2O O蓝色沉淀蓝色沉淀深蓝色溶液深蓝色溶液交流与讨论交流与讨论:结晶生成的晶体为：结晶生成的晶体为：Cu(NHCu(NH3 3)4 4 SOSO4 42+2+CuCuNHNH3 3H H3 3N NNHNH3 3NHNH3 3铜氨离子铜氨离子:四个氮原子和铜离四个氮原子和铜离子构成平面正方形子构成平面正方形 2.2.配合物配合物:由提供孤电子对的配位体与接受由提供孤电子对的配位体与接受 孤电子对的中心原子孤电子对的中心原子以配位键结合形成的化合以配位键结合形成的化合物物称为配位化合物简称配合物。称为配位化合物简称配合物。、Fe(SCN)Fe(SCN)3 3 、Ag(NHAg(NH3 3)2 2OH OH、NaNa3 3AlFAlF6 6（冰晶石）等（冰晶石）等1.1.配位键配位键形成条件：形成条件：一个原子提供一个原子提供 ；另一个原子有接受孤对电子的另一个原子有接受孤对电子的 。一、配合物的形成一、配合物的形成孤对电子孤对电子空轨道空轨道例如例如:Cu(NH3)4 SO4配位体有孤电子配位体有孤电子对对中心离子中心离子有空轨道有空轨道一、配合物的概念一、配合物的概念配合物配合物:由由提供孤电子对提供孤电子对的配体与的配体与接受孤电子接受孤电子对对的中心原子的中心原子以以配位键配位键结合形成的化合物结合形成的化合物称为称为配位化合物简称配位化合物简称配合物。配合物。例如例如:Cu(NHCu(NH3 3)4 4 SOSO4 4、Fe(SCN)Fe(SCN)3 3 、NaNa3 3AlFAlF6 6、Ag(NHAg(NH3 3)2 2OH OH 等等配位体配位体中心原子中心原子二、配合物的组成二、配合物的组成比较明矾比较明矾KAl(SO4)212H2O与硫酸四氨合铜与硫酸四氨合铜Cu(NH3)4SO4两者的电离两者的电离KAl(SO4)212H2O=K+Al3+2SO42-+12H2OCu(NH3)4SO4=Cu(NH3)42+SO42-内界难电离内界难电离二、配合物的组成二、配合物的组成 内界是配位单元，外界是内界是配位单元，外界是简单离子。内外界之间是完全电离的。简单离子。内外界之间是完全电离的。Co(NHCo(NH3 3)6 6 ClCl3 3内界内界外界外界K K3 3Cr(CN)Cr(CN)6 6 内界内界外界外界内界又由内界又由中心原子中心原子和和配配位体位体及及配位数配位数构成：构成：1.1.内界与外界内界与外界:Co Co(NH(NH3 3)6 6 3+3+配配位位体体配配位位数数中中心心原原子子 Cu(Cu(N N H H3 3 )4 4 2+2+SO SO4 42-2-中心离子中心离子 配位体配位体配位数配位数 外界离子外界离子内界内界外界外界配配 合合 物物指出指出Co(NH3)5ClCl2这种配合物，的中心原这种配合物，的中心原子，配位体，配位数以及内界，外界子，配位体，配位数以及内界，外界Co(NH3)5ClCl2思考：思考：KPtCl3(NH3)其配位数为其配位数为_。4问题解决问题解决在在FeFe3+3+、CuCu2+2+、ZnZn2+2+、AgAg+、H H2 2O O、NHNH3 3、F F-、CNCN-、COCO中，哪些可以作为中心中，哪些可以作为中心原子？哪些可以作为配位体？原子？哪些可以作为配位体？中心原子中心原子：Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+配位体配位体：H2O、NH3、F-、CN-、CO二、配合物的组成二、配合物的组成2.2.中心原子、配位体、配位数中心原子、配位体、配位数(1)(1)中心原子中心原子：具有具有接受接受孤对电子的离子，孤对电子的离子，多为多为过渡金属过渡金属元素元素的离子。的离子。(2)(2)配位体：配位体：提供提供孤对电子的分子或离子。孤对电子的分子或离子。（3 3）配位数：）配位数：某物质的实验式某物质的实验式PtClPtCl4 42NH2NH3 3，其水溶液不导，其水溶液不导电，加入电，加入AgNOAgNO3 3也不产生沉淀，以强碱处理并也不产生沉淀，以强碱处理并没有没有NHNH3 3放出，试推测其化学式。指出其中心放出，试推测其化学式。指出其中心原子，配位体及配位数。原子，配位体及配位数。Pt(NHPt(NH3 3)2 2ClCl4 4；中心原子：中心原子：PtPt配位体：配位体：NHNH3 3、ClCl-配位数：配位数：6 6B B 向下列配合物的水溶液中加入向下列配合物的水溶液中加入AgNO3溶液，溶液，不能生成不能生成AgCl沉淀的是（沉淀的是（）A、Co(NH3)4Cl2Cl B、Co(NH3)3Cl3C、Co(NH3)6Cl3 D、Co(NH3)5ClCl2B 问题解决问题解决1.现有两种配合物晶体现有两种配合物晶体Co(NH3)6Cl3和和Co(NH3)5ClCl2，一种为橙黄色，另一，一种为橙黄色，另一种为紫红色。请设计定量实验方案将这两种种为紫红色。请设计定量实验方案将这两种配合物区别开来。配合物区别开来。问题解决问题解决两者在水中发生电离：两者在水中发生电离：Co(NH3)6Cl3=Co(NH3)63+3Cl-Co(NH3)5ClCl2=Co(NH3)5Cl2+2Cl-比较可知：两者电离出的比较可知：两者电离出的Cl-的量不同，设计实验时的量不同，设计实验时可从这一条件入手，加可从这一条件入手，加Ag+沉淀沉淀Cl-，然后测量所，然后测量所得沉淀量就可加以区别。得沉淀量就可加以区别。提供提供1molCl，Co(NH3)6Cl3需需89.2g，Co(NH3)5ClCl2需需125.3g问题解决问题解决o具体步骤：具体步骤：1、称取相同质量的两种晶体，分别配成溶液。、称取相同质量的两种晶体，分别配成溶液。2、向两种溶液中加入足量的、向两种溶液中加入足量的AgNO3溶液。溶液。3、静置，过滤。、静置，过滤。4、洗涤沉淀，干燥、洗涤沉淀，干燥5、称量。、称量。结果：所得固体质量多的即为结果：所得固体质量多的即为Co(NH3)6Cl3，所得固体质量少的即为所得固体质量少的即为Co(NH3)5ClCl2。思考题：思考题：1、写出、写出Ag(NH3)2OH的中心离子、配位原子、的中心离子、配位原子、配位数并写出它电离的离子方程式。配位数并写出它电离的离子方程式。中心离子：中心离子：Ag+配位原子：配位原子：NH3分子中的分子中的N原子原子配位数：配位数：2 Ag(NH3)2OHAg(NH3)2+OH思考题：思考题：2、0.01mol氯化铬氯化铬(CrCl36H2O)在水溶液中在水溶液中用过量硝酸银溶液处理，产生用过量硝酸银溶液处理，产生0.02mol AgCl沉沉淀。此氯化铬最可能是淀。此氯化铬最可能是 ACr(H2O)6Cl3 BCr(H2O)5ClCl2H2O CCr(H2O)4Cl2Cl2H2O DCr(H2O)3Cl33H2O答案：答案：B 三三.配合物的结构和性质配合物的结构和性质 原原子子在在形形成成分分子子时时，为为了了增增强强成成键键能能力力，使使分分子子的的稳稳定定性性增增加加，趋趋向向于于将将不不同同类类型型的的原原子子轨轨道道重重新新组组合合成成能能量量、形形状状和和方方向向与与原原来来不不同同的的新新原原子子轨轨道道。这这种种重重新新组组合合称称为为杂杂化化；杂杂化后的原子轨道称为化后的原子轨道称为杂化轨道。杂化轨道。（1）只有能量相近的轨道才能相互杂化。）只有能量相近的轨道才能相互杂化。（2）形形成成的的杂杂化化轨轨道道数数目目等等于于参参加加杂杂化化的的原原子子轨道数目。轨道数目。（3）杂杂化化轨轨道道成成键键能能力力大大于于原原来来的的原原子子轨轨道道。因因为为杂杂化化轨轨道道的的形形状状变变成成一一头头大大一一头头小小了了，用用大大的的一一头头与与其其他他原原子子的的轨轨道道重重叠叠，重重叠叠部部分分显显然会增大。然会增大。关于杂化轨道的注意点关于杂化轨道的注意点配合物的结构和性质配合物的结构和性质Ag(NH3)2+的成键情况的成键情况 Ag+空空的的5s轨轨道道和和5p轨轨道道形形成成sp杂杂化化轨轨道道，接接受受2个个NH3分分子子提提供供的的孤孤电电子子对对，形成直线形的形成直线形的Ag(NH3)2+。配合物的结构和性质配合物的结构和性质Zn(NH3)42+的成键情况和空间结构的成键情况和空间结构 Zn2+形形成成sp3杂杂化化轨轨道道，接接受受4个个NH3分分子子提提供供的的孤孤电电子子对对形形成成4个个配配位位键键，得得到到正四面体型的正四面体型的Zn(NH3)42+。配合物的结构和性质配合物的结构和性质Cu(NH3)42+的成键情况和空间结构的成键情况和空间结构 Cu2+形形成成dsp2杂杂化化轨轨道道，接接受受4个个NH3分分子子提提供供的的孤孤电电子子对对，形形成成平平面面正正方方形形的的Cu(NH3)42+。配合物的结构和性质配合物的结构和性质Pt(NH3)2Cl2的成键情况和空间结构的成键情况和空间结构 Pt2+形形成成dsp2杂杂化化轨轨道道，接接受受2个个NH3 和和2个个Cl-离离子子提提供供的的孤孤电电子子对对，形形成成平平面正方形的面正方形的Pt(NH3)2Cl2。练习题练习题1 向向 AgNO3溶溶 液液 中中 滴滴 加加 氨氨 水水 至至 沉沉 淀淀 溶溶 解解 可可 形形 成成Ag(NH3)2+配配离离子子。Ag+空空的的 轨轨道道和和 轨轨道道可可以以形形成成 杂杂化化轨轨道道。NH3分分子子中中N原原子子有有 对对孤孤电电子子对对，N原原子子上上的的孤孤电电子子对对进进入入Ag+空空的的 杂杂化化轨轨道道形形成成配配位位键键。Ag+有有 个个空空的的 杂杂化化轨轨道道，可可以以接接受受2个个NH3分分子子提提供供的的孤孤电电子子对对，形形成成 型型的的Ag(NH3)2+。5s 5p sp 1sp2sp直线直线练习题练习题2 Zn(NH3)4SO4中中，Zn2+与与NH3以以 相相结结合合，形形成成配配合合物物的的内内界界 ，为为配配合合物物的的外外界界。Zn2+接接受受4个个NH3分分子子中中氮氮原原子子提提供供的的孤孤电电子子对对，形形成成 个个配配位位键键，Zn2+提提供供4个个空空 杂杂化化轨轨道道接接受受孤孤电电子子对对是是 ，NH3分分子子中中氮氮原原子子提提供供孤孤电电子子对对，是是配配位位原原子子，NH3分分子子是是 ，Zn(NH3)42+中，中，Zn2+的配位数是的配位数是 。配位键配位键 Zn(NH3)42+SO424sp3中心原子中心原子(离子离子)配位体配位体4 含含有有两两种种或或两两种种以以上上配配位位体体的的配配合合物物，若若配配合合物物在在空空间间排排列列方方式式不不同同，就就能能形形成成不不同同几几何何构型的配合物。构型的配合物。什么叫同分异构体？请举什么叫同分异构体？请举2例。例。什么叫手性异构体？什么叫手性碳原子什么叫手性异构体？什么叫手性碳原子？什么叫顺反异构体？什么叫顺反异构体？ClClPtPtClClNHNH3 3NHNH3 3ClClPtPtNHNH3 3ClClNHNH3 3反式反式 顺式顺式 同分异构体同分异构体思考题：思考题：顺顺式式Pt(NH3)2Cl2和和反反式式Pt(NH3)2Cl2属于手性异构体吗？属于手性异构体吗？ClClPtPtClClNHNH3 3NHNH3 3ClClPtPtNHNH3 3ClClNHNH3 3思考题：思考题：向向银银氨氨溶溶液液中中加加入入NaCl溶溶液液，无无白白色色沉沉淀淀产产生生，说说明明银银氨氨溶溶液液中中 （填填离离子子符符号号）离离子子浓浓度度很很小小。若若加加入入 KI溶溶液液有有黄黄色色沉沉淀淀产产生生，说说明明 很很小小。若若向向银银氨氨溶溶液液中中加加入入盐盐酸酸立立即即产产生生白白色色沉沉淀淀，写写出此反应的离子方程式出此反应的离子方程式 。Ag+AgI的溶解度的溶解度Ag(NH3)2+2H+Cl=AgCl+2NH4+Ag(NH3)2+OH+3H+Cl=AgCl+H2O+2NH4+思考题：思考题：硝硝酸酸银银溶溶液液中中分分别别滴滴加加NaOH溶溶液液，氯氯化化铵铵溶溶液液，都都会会立立即即产产生生沉沉淀淀。请请分分别别写写出出反反应应的的离离子子方方程程式式。如如果果把把它它们们三三者者以以一一定定的的浓浓度度比比混混合合，得得到到的的却却是是澄澄清清透透明明的的溶溶液液，请请加加以以解解释释，并并写写出出相相关关的的反反应应方方程程式。式。Ag+OH=AgOH 2AgOH=Ag2O+H2O Ag+Cl=AgCl AgNO3+2NH4Cl+2NaOH=Ag(NH3)2Cl+NaNO3+NaCl+2H2O 思考题：思考题：写写出出Ag(NH3)2OH的的中中心心离离子子、配配位位原原子子、配位数并写出它电离的离子方程式。配位数并写出它电离的离子方程式。中心离子：中心离子：Ag+配位原子：配位原子：NH3分子中的分子中的N原子原子配位数：配位数：2 Ag(NH3)2OHAg(NH3)2+OH四四.配合物的稳定性配合物的稳定性n配配合合物物具具有有一一定定的的稳稳定定性性，配配合合物物中中的配位键越强，配合物越稳定。的配位键越强，配合物越稳定。n当当作作为为中中心心原原子子的的金金属属离离子子相相同同时时，配合物的稳定性与配体的性质有关。配合物的稳定性与配体的性质有关。配合物的稳定性配合物的稳定性（1）中心离子的影响）中心离子的影响 简单阳离子，半径越小稳定性越强。简单阳离子，半径越小稳定性越强。（2）配位原子电负性的影响）配位原子电负性的影响 配配位位原原子子的的电电负负性性越越大大，配配合合物物越越稳稳定定；配位原子电负性越小，配合物越不稳定。配位原子电负性越小，配合物越不稳定。（3）配位体碱性越强，配合物越稳定。）配位体碱性越强，配合物越稳定。配合物的稳定性配合物的稳定性下列各配合物的稳定性，判断不正确的是下列各配合物的稳定性，判断不正确的是 A、Fe(CN)63Fe(SCN)63 B、Co(NH3)62+Co(NH3)63+C、AlF63AlBr63 D、Cu(NH3)42+Zn(NH3)42+（Cu2+的半径小于的半径小于Zn2+的半径）的半径）答案：答案：B进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记忆中的故那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着“怎么这么热怎么这么热”，于是三五成群，聚在大树，于是三五成群，聚在大树下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到“强子，别跑了，快来我给你扇扇强子，别跑了，快来我给你扇扇”。孩。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，“你看热的，跑什么？你看热的，跑什么？”此时这把蒲扇，此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，圆，轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过了我们的半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长也走过了我们的半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧道，袅长的时间隧道，袅结束