第一章配位化学课件.ppt
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1、第一章配位化学课件第1页,此课件共40页哦前言前言1 配位化学发展迅速配位化学发展迅速 自从自从40年代以来年代以来,作为无机化学分支之一的配作为无机化学分支之一的配位化学发展极为迅速。现代配位化学的研究领域位化学发展极为迅速。现代配位化学的研究领域已远远超出了纯无机化学的范围已远远超出了纯无机化学的范围,它涉及有机化学它涉及有机化学、催化机理、物质结构、化学键理论以及生命、催化机理、物质结构、化学键理论以及生命现象中一系列与金属离子有关的重要问题现象中一系列与金属离子有关的重要问题,形成形成了有机金属化学、配位催化了有机金属化学、配位催化,配位场理论以及生物无配位场理论以及生物无机化学等新的
2、、充满活力的边缘学科。机化学等新的、充满活力的边缘学科。第2页,此课件共40页哦 2 研究应用全面广泛研究应用全面广泛 配位化学已在核燃料和反应堆材料的生产、希配位化学已在核燃料和反应堆材料的生产、希有金属和有色金属的提取有金属和有色金属的提取,半导体、激光材料的分离提半导体、激光材料的分离提纯纯,石油化工及有机、高分子合成中高效、高选择性配石油化工及有机、高分子合成中高效、高选择性配位催化剂的设计和制备位催化剂的设计和制备,抗癌、杀菌、等重要药物的抗癌、杀菌、等重要药物的研制以及电镀、印染、鞣革等国民经济的许多重要研制以及电镀、印染、鞣革等国民经济的许多重要部门中得到了广泛的应用。部门中得到
3、了广泛的应用。第3页,此课件共40页哦第一章第一章 配位化学简史和基本概念配位化学简史和基本概念第二章第二章 配合物的结构和异构现象配合物的结构和异构现象第三章第三章 配合物的化学键理论配合物的化学键理论第四章第四章 配合物在溶液中的稳定性配合物在溶液中的稳定性 第五章第五章 配合物的反应动力学配合物的反应动力学 第六章第六章 配体对中心金属氧化态稳定性的影响配体对中心金属氧化态稳定性的影响第七章第七章 簇状配合物簇状配合物 第八章第八章 新型配合物新型配合物第九章第九章 配合物的应用配合物的应用第4页,此课件共40页哦第一章第一章 配位化学简史和基本概念配位化学简史和基本概念 第一节第一节
4、学科的发展及研究概况学科的发展及研究概况 第二节第二节 配位化学的基本概念配位化学的基本概念 第三节第三节 配合物的分类和命名配合物的分类和命名第5页,此课件共40页哦 历史上有记载的最早发现的第一个配合物就是我们历史上有记载的最早发现的第一个配合物就是我们很熟悉的亚铁氰化铁,它是在很熟悉的亚铁氰化铁,它是在1704年普鲁工人在染料作坊年普鲁工人在染料作坊中为寻找兰色染料,而将兽皮及兽血同碳酸钠在铁锅中强烈中为寻找兰色染料,而将兽皮及兽血同碳酸钠在铁锅中强烈地煮制而得到的。后经研究确定其化学式为地煮制而得到的。后经研究确定其化学式为Fe4Fe(CN)63 关于配合物的研究,据化学文献记载最早是
5、在关于配合物的研究,据化学文献记载最早是在1798年年。当时法国化学家。当时法国化学家Tassaert观察到亚钴盐在氯化铵和氨观察到亚钴盐在氯化铵和氨水溶液中转变为水溶液中转变为CoCl36NH3,这一报导引起了许多化学,这一报导引起了许多化学家对配合物的研究。家对配合物的研究。一、一、配合物的早期研究配合物的早期研究第6页,此课件共40页哦1、配合物的命名、配合物的命名(1)按颜色命名 旧式化学式 颜色 名称 现代化学式 CoCl36NH3 黄色 黄色氯化钴 Co(NH3)6Cl3 CoCl34NH3 绿色 绿色氯化钴 反-Co(NH3)4Cl2Cl CoCl34NH3 紫色 紫色氯化钴 顺
6、-Co(NH3)4Cl2Cl 当时也发现除氨外还有当时也发现除氨外还有H2O、Cl-和和CN-、C2H4等离子或分等离子或分子也可与金属离子或原子形成配合物,这些配合物的许多颜子也可与金属离子或原子形成配合物,这些配合物的许多颜色难以区别,也有无色的。所以有些以首先的制备人的名字色难以区别,也有无色的。所以有些以首先的制备人的名字命名。命名。第7页,此课件共40页哦(2)按发现者的名字命名)按发现者的名字命名 PtCl42NH3 Cleve盐 顺-Pt(NH3)2Cl4 PtCl42NH3 Gerard盐 反-Pt(NH3)2Cl4 当时的研究以合成新化合物为主,当时的研究以合成新化合物为主,
7、也有一些研究是关于所合成的化合物性也有一些研究是关于所合成的化合物性质的研究,研究的化学性质有两个方面质的研究,研究的化学性质有两个方面。第8页,此课件共40页哦2、配合物性质的研究、配合物性质的研究 (1)、含氯配合物中氯离子数的确定、含氯配合物中氯离子数的确定 加加AgNOAgNO3 3溶液于新制备的溶液于新制备的CoClCoCl3 36NH6NH3 3中,所含的三个中,所含的三个氯立即全部与氯立即全部与AgAg+反应形成三个反应形成三个AgClAgCl沉淀出来。但加沉淀出来。但加AgNOAgNO3 3溶液于溶液于CoClCoCl3 35NH5NH3 3,则仅有二个氯作为则仅有二个氯作为A
8、gClAgCl沉淀沉淀出来,另一个氯与出来,另一个氯与AgNOAgNO3 3反应极慢,需长时间才作用完反应极慢,需长时间才作用完全。说明这个全。说明这个ClCl-不是以游离氯离子的形式存在于溶液中不是以游离氯离子的形式存在于溶液中,故失去迅速与,故失去迅速与AgAg+反应的性质。反应的性质。旧化学式旧化学式 沉淀的氯离子沉淀的氯离子 现代化学式现代化学式 CoClCoCl3 36NH6NH3 3 3 Co 3 Co(NHNH3 3)6 6ClCl3 3 CoCl CoCl3 35NH5NH3 3 2 Co 2 Co(NHNH3 3)5 5ClClClCl2 2 CoCl CoCl3 34NH4
9、NH3 3 1 Co 1 Co(NHNH3 3)4 4ClCl2 2ClCl IrCl IrCl3 33NH3NH3 3 0 Ir 0 Ir(NHNH3 3)3 3ClCl3 3 第9页,此课件共40页哦 (2)、摩尔电导的测定、摩尔电导的测定 溶液的电导是由于带电离子的迁移,故由溶液电导的高溶液的电导是由于带电离子的迁移,故由溶液电导的高低,可知其中离子数的多少。测定配合物溶液的摩尔电导低,可知其中离子数的多少。测定配合物溶液的摩尔电导,即可推知每个配合物分子所含的离子数。,即可推知每个配合物分子所含的离子数。另外这些配合物中的另外这些配合物中的NHNH3 3,则皆失去它原来的性质,则皆失去
10、它原来的性质。例如:令。例如:令CoClCoCl3 36NH6NH3 3与浓盐酸加热至与浓盐酸加热至100100其中的其中的NHNH3 3也不释放出来,只在加热的浓碱溶液中才释放出来。这时也不释放出来,只在加热的浓碱溶液中才释放出来。这时配合物也遭到破坏。配合物也遭到破坏。CoClCoCl3 36NH6NH3 3+3KOH=3KCl+Co+3KOH=3KCl+Co(OHOH)3 3+6NH+6NH3 3 第10页,此课件共40页哦3、配合物结构的早期研究、配合物结构的早期研究 早期人们利用链理论对配合物的结构进行推测,当早期人们利用链理论对配合物的结构进行推测,当时有机化学已成为体系较为完整的
11、学科,有机化合物中时有机化学已成为体系较为完整的学科,有机化合物中碳原子的化合价已确定,一般皆为四价,而且它们能够碳原子的化合价已确定,一般皆为四价,而且它们能够互相连接成链或环,当时链理论的提倡者深受这些概念互相连接成链或环,当时链理论的提倡者深受这些概念的影响。的影响。认为认为NH3与与HCl加合而形成复合物加合而形成复合物NH4Cl。在族,它。在族,它的价可为,而在的价可为,而在NH3中,价为,尚未饱和,故可与中,价为,尚未饱和,故可与、和、和l结合,但它与结合而形成的键不同于和结合,但它与结合而形成的键不同于和l所形成所形成的键,键较强,的键,键较强,l键较弱,故在水溶液中氯化键较弱,
12、故在水溶液中氯化铵为电解质,要电离为铵为电解质,要电离为NH4+和和Cl-两种离子。链理论认为在两种离子。链理论认为在链端的链端的l和在氯化铵中的和在氯化铵中的l一样,在水溶液中要电离为氯一样,在水溶液中要电离为氯离子离子Cl-、加入、加入AgNO3就立即与就立即与Ag+可成可成AgCl沉淀。沉淀。第11页,此课件共40页哦 图图1.1.早期对配合物结构的推测早期对配合物结构的推测 H H NH3ClH N Co NH3NH3NH3NH3Cl H Cl NH3Cl ClCo NH3NH3NH3NH3Cl NH3Cl第12页,此课件共40页哦 根据链理论所提的一些化合物的结构能够说明它们根据链理
13、论所提的一些化合物的结构能够说明它们的部分性质,但有许多性质和例子不能说明。如对于的部分性质,但有许多性质和例子不能说明。如对于CoClCoCl3 33NH3NH3 3按照所提的结构式,有一个按照所提的结构式,有一个ClCl-可与可与AgNOAgNO3 3反应反应产生产生AgClAgCl沉淀,但实际是中性分子,电导为零,分子沉淀,但实际是中性分子,电导为零,分子中的三个中的三个ClCl-反应性皆很低。链理论更不能说明许多配合物反应性皆很低。链理论更不能说明许多配合物为何组成相同而性质不同。如为何组成相同而性质不同。如CoClCoCl3 33NH3NH3 3由于异构现象,由于异构现象,有两种不同
14、性质的化合物。链理论对此更无能为了。有两种不同性质的化合物。链理论对此更无能为了。这说明将对于有机化合物结构的链理论生搬硬套于无这说明将对于有机化合物结构的链理论生搬硬套于无机化合物并不适用。也反映了当时无机化学尚未走出正道机化合物并不适用。也反映了当时无机化学尚未走出正道而处于混乱的落后状态。这种状态到本世纪初才有所转变而处于混乱的落后状态。这种状态到本世纪初才有所转变。第13页,此课件共40页哦 从从1891年开始,瑞士苏黎世大学的年开始,瑞士苏黎世大学的Werner(维尔纳维尔纳)总结了前人的大量工作,连续发表了题为总结了前人的大量工作,连续发表了题为对于无机对于无机化合物结构贡献化合物
15、结构贡献和和对于亲和势与价理论的贡献对于亲和势与价理论的贡献等一等一系列的论文。提出了现代的配位键,配位数和配系列的论文。提出了现代的配位键,配位数和配位化合物结构的基本概念。位化合物结构的基本概念。韦尔纳的第一篇论文:题目为韦尔纳的第一篇论文:题目为对无机化合物结构的对无机化合物结构的贡献贡献于于1893年在年在 德德 国国无机化学学报无机化学学报上发表,上发表,这篇论文共页已提出当时配位理论的所有的主这篇论文共页已提出当时配位理论的所有的主要概念,现代的配位化学就是该文所提理论的演进要概念,现代的配位化学就是该文所提理论的演进和发展。和发展。第14页,此课件共40页哦二、二、Werner的
16、配位理论的配位理论 基本要点:基本要点:1.大多数元素表现有两种形式的价,提出大多数元素表现有两种形式的价,提出主价和付价的概念。主价和付价的概念。2.每种元素倾向于即要满足主价,又要每种元素倾向于即要满足主价,又要满足副价。满足副价。3.副价具有方向性,指向空间确定的位副价具有方向性,指向空间确定的位置置 该理论的提出为配位化学的发展奠定该理论的提出为配位化学的发展奠定了基础。了基础。第15页,此课件共40页哦三、配位化学的重要性三、配位化学的重要性 配位化学是一个世纪来,最活跃发展较快的学科。配位化学是一个世纪来,最活跃发展较快的学科。1.研究对象:所有的元素,在周期表中几乎有研究对象:所
17、有的元素,在周期表中几乎有2/3的的元素可以做为形成体。化合物数目大约有元素可以做为形成体。化合物数目大约有850万其中百分之万其中百分之七十为配合物。并且随着新的配体的制得,七十为配合物。并且随着新的配体的制得,数目愈日具增。数目愈日具增。2.研究成果:国内外发表的无机论文,研究成果:国内外发表的无机论文,70为配合物为配合物方面。方面。3.与其它学科关系:本世纪四十年代配位化学已形成独与其它学科关系:本世纪四十年代配位化学已形成独立学科,它的发展使无机化学又重新得以复兴,就目前其发展立学科,它的发展使无机化学又重新得以复兴,就目前其发展已突破纯无机化学的范畴,渗透到其它各个学科。已突破纯无
18、机化学的范畴,渗透到其它各个学科。70年代以年代以来,配位化学向生物学渗透又形成一门性的边缘学科来,配位化学向生物学渗透又形成一门性的边缘学科生生物无机化学。它是当前配位化学中一个极其重要而又引人物无机化学。它是当前配位化学中一个极其重要而又引人入胜的领域。入胜的领域。第16页,此课件共40页哦 一、配合物的定义一、配合物的定义 1、配合物经典定义:、配合物经典定义:配合物是配合物是 由由 可以割除孤对电子或多个不可以割除孤对电子或多个不 定域电子的一定域电子的一定数目的分子或离子(称为配体)和接受孤对电子或多个不定数目的分子或离子(称为配体)和接受孤对电子或多个不定域电子的空位的原子或离子(
19、统为中心原子)按一定的组定域电子的空位的原子或离子(统为中心原子)按一定的组成或空间构型所形成的化合物。成或空间构型所形成的化合物。2、配合物广义定义:、配合物广义定义:凡是由中心原子和围绕它凡是由中心原子和围绕它 周围周围配体组成的化合物。配体组成的化合物。第二节第二节 配位化学的基本概念配位化学的基本概念第17页,此课件共40页哦 一个配离子或配合物分子含有一个中心原子。靠近中心离子一个配离子或配合物分子含有一个中心原子。靠近中心离子的周围结合着几个中性分子或离子称为配位体,这些配位体与中的周围结合着几个中性分子或离子称为配位体,这些配位体与中心离子构成配合物的内界,它是配合物的特征部分,
20、写成化学式心离子构成配合物的内界,它是配合物的特征部分,写成化学式时,用方括弧括起来。不在内配位层的其它离子,距中心离子较时,用方括弧括起来。不在内配位层的其它离子,距中心离子较远,构成配合物的外界。远,构成配合物的外界。如如 :Cu(NH3)4SO4 K4Fe(CN)6 内界外界外界内界外界外界 内界内界Cu(NH3)4 2+SO42-K+Fe(CN)6 4-中心离子配体中心离子配体 中心离子配体中心离子配体Cu2+(NH3)4 Fe3+(CN)6-配位原子配位原子配位数配位数 配位原子配位原子 配位数配位数第18页,此课件共40页哦 第一类:第一类:d0 (8或或2电子构型)电子构型)碱金
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- 第一章 化学课件
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