第一章配位化学导论优秀课件.ppt
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1、第一章 配位化学导论第1页,本讲稿共34页导导 论论配位化学一般是指金属和金属离子同其他分配位化学一般是指金属和金属离子同其他分子或离子相互反应的化学。它是在无机化学子或离子相互反应的化学。它是在无机化学的基础上发展起来的一门独立的、同时也与的基础上发展起来的一门独立的、同时也与化学各分支学科以及物理学、生物学等互相化学各分支学科以及物理学、生物学等互相渗透的具有综合性的学科。渗透的具有综合性的学科。第2页,本讲稿共34页配配位位化化学学所所涉涉及及的的化化合合物物类类型型及及数数量量之之多多、应应用用之之广广,使使之之成成为为许许多多化化学学分分支支的的汇汇合合口口。现现代代配配位位化化学学
2、几几乎乎渗渗透透到到化化学学及及相相关关学学科科的的各各个个领领域域,例例如如分分析析化化学学、有有机机金金属属化化学学、生生物物无无机机化化学学、结结构构化化学学、催催化化化化学学、物物质质的的分分离离与与提提纯纯、原原子子能能工工业业、医医药药、电电镀镀、染染料料等等等等。因因此此,配配位位化化学学的的学学习习和和研研究究不不但但对对发发展展化化学学基基础础理理论论有有着着重重要要的的意意义义,同同时时也也具具有有非非常常重重要要的的实实际际意意义义。第3页,本讲稿共34页课程的内容安排:第一章第一章 配位化学的简史和引言配位化学的简史和引言第二章第二章 配合物的立体结构配合物的立体结构第
3、三章第三章 配合物在溶液中的稳定性配合物在溶液中的稳定性第四章第四章 群论基础知识群论基础知识第五章第五章 配合物的化学键理论配合物的化学键理论第六章第六章 配合物的电子光谱和磁学性质配合物的电子光谱和磁学性质第七章第七章 配合物的反应动力学配合物的反应动力学第八章第八章 几种特殊配合物几种特殊配合物第九章第九章 生物配合物生物配合物第十章第十章 配合物的应用配合物的应用第4页,本讲稿共34页主要参考书目主要参考书目1.1.配位化学配位化学 无机化学丛书第十二卷无机化学丛书第十二卷 戴安邦等戴安邦等 科学出版社科学出版社2.2.新编配位化学新编配位化学 杨素苓等杨素苓等 黑龙江教育出版社黑龙江
4、教育出版社3.3.配位化学配位化学 杨帆、林纪筠等杨帆、林纪筠等 华东师范大学出版社华东师范大学出版社4.4.配位化学的创始与现代化配位化学的创始与现代化 孟庆金、戴安邦等孟庆金、戴安邦等 高等教育出版高等教育出版社社5.5.配位化合物的结构和性质配位化合物的结构和性质 游效曾编著游效曾编著 科学出版社科学出版社6.Inorganic Chemistry Purcell and Kotz,SAUNDERS Company,6.Inorganic Chemistry Purcell and Kotz,SAUNDERS Company,Chapt.10-15Chapt.10-157.7.无机化学无
5、机化学 第三分册第三分册 珀塞尔、科茨等著,潘德慧、李景舜译,珀塞尔、科茨等著,潘德慧、李景舜译,申泮文校,高等教育出版社申泮文校,高等教育出版社第5页,本讲稿共34页主要参考书目主要参考书目8.8.配位化学配位化学 宋廷耀编宋廷耀编 成都科技大学出版社成都科技大学出版社9.9.配合物化学配合物化学 张祥麟编著张祥麟编著 高等教育出版社高等教育出版社10.10.配位化学配位化学 杨昆山编杨昆山编 四川大学出版社四川大学出版社11.11.现代配位化学现代配位化学 徐志固徐志固 化学工业出版社化学工业出版社12.12.配位化学配位化学 张祥麟、康衡编著张祥麟、康衡编著 中南工业大学出版社中南工业大
6、学出版社13.Advanced Inorganic Chemistry 613.Advanced Inorganic Chemistry 6thth ed A.Cotton and G.ed A.Cotton and G.Wilkinson Wiley Newyork 1998 Wilkinson Wiley Newyork 1998 14.14.中级无机化学中级无机化学 唐宗薰主编唐宗薰主编 高等教育出版社高等教育出版社 2003 2003年年5 5月月第一版第一版 Chapter 7-8 Chapter 7-815.15.中级无机化学中级无机化学 项斯芬、姚光庆编著项斯芬、姚光庆编著 北京
7、大学出版社北京大学出版社 20032003年年1111月第一版月第一版第6页,本讲稿共34页课程考试笔笔 试试口口 试试课程小论文课程小论文第7页,本讲稿共34页第一章第一章 配位化学的简史和引言配位化学的简史和引言配位化学旧称络合物化学,络合物配位化学旧称络合物化学,络合物(Complex compounds)现在称为配位化合物现在称为配位化合物(Coordination compounds),简称配合,简称配合物,是由中心原子或离子和围绕在它周围的一组离子或分物,是由中心原子或离子和围绕在它周围的一组离子或分子所组成的化合物,在溶液中虽然部分离解,但仍趋向于子所组成的化合物,在溶液中虽然部
8、分离解,但仍趋向于保持其本体保持其本体(较确切的定义见后较确切的定义见后)。例如:配合物Co(NH3)6Cl3Co(NH3)63-Co3+6NH3第8页,本讲稿共34页1-1 1-1 配位化学发展简史配位化学发展简史1 1、国外文献上最早记载的配合物、国外文献上最早记载的配合物 Fe Fe4 4Fe(CN)Fe(CN)6 6 3 3(普鲁士蓝普鲁士蓝)1704年年Diesbach(兽皮或牛血(兽皮或牛血Na2CO3在铁锅中煮沸)在铁锅中煮沸)2 2、我国的情况、我国的情况周朝:茜草根粘土或白矾周朝:茜草根粘土或白矾 红色茜素染料。红色茜素染料。3 3、化学文献最早关于配合物的研究、化学文献最早
9、关于配合物的研究17981798年法国分析化学家年法国分析化学家TassaertTassaert发现发现Co(NHCo(NH3 3)6 6ClCl3 3,发表于最早的化学杂志创刊于,发表于最早的化学杂志创刊于17891789年的法国年的法国Annakes de Chimie,28,106,1799Annakes de Chimie,28,106,1799。之后陆续发现了。之后陆续发现了Co(NHCo(NH3 3)5 5ClCl3 3、Co(NHCo(NH3 3)5 5 H H2 2OClOCl3 3.和和Co(NHCo(NH3 3)2 24H4H2 2OClOCl3 3以及其他配合物。以及其他
10、配合物。OOOAl3+/3OCa2+/2二二(羟基羟基)蒽醌与蒽醌与AlAl3+3+、CaCa2+2+生成的红色配合物生成的红色配合物第9页,本讲稿共34页局限:局限:由于当时科技发展水平有限,无法说明这一类化合物由于当时科技发展水平有限,无法说明这一类化合物的形成机理与成键方式,因此许多配合物当时都以发现者的的形成机理与成键方式,因此许多配合物当时都以发现者的名字或配合物的某种特征来命名。名字或配合物的某种特征来命名。如:如:MondMond镍镍Ni(CO)Ni(CO)4 4 Cleve Cleve盐盐cis-Pt(NHcis-Pt(NH3 3)2 2ClCl4 4 黄色氯化钴黄色氯化钴Co
11、(NHCo(NH3 3)6 6ClCl3 3 紫色氯化钴紫色氯化钴Co(NHCo(NH3 3)5 5ClClClCl2 2配合物中金属是如何与中性分子或有机基团结合呢?对此配合物中金属是如何与中性分子或有机基团结合呢?对此先后有多种的解释,其中包括利用先后有多种的解释,其中包括利用1919世纪已经确立的有机世纪已经确立的有机化学的化学的“键理论键理论”,但这些理论仅仅能从某一方面对配合,但这些理论仅仅能从某一方面对配合物的一些属性与结构的关系作解释,但无法从根本上对配物的一些属性与结构的关系作解释,但无法从根本上对配位化合物的结构给予说明。位化合物的结构给予说明。第10页,本讲稿共34页1-2
12、 1-2 现代配位化学理论的建立现代配位化学理论的建立18931893年,年,2626岁瑞士化学家维尔纳岁瑞士化学家维尔纳(Alfred Werner)(Alfred Werner)根据大量的根据大量的实验事实,发表了一系列的论文,提出了现代的配位键、配实验事实,发表了一系列的论文,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,并用立体化学观点成功位数和配位化合物结构的基本概念,并用立体化学观点成功地阐明了配合物的空间构型和异构现象。奠定了配位化学的地阐明了配合物的空间构型和异构现象。奠定了配位化学的基础。基础。Mainpoint:Mainpoint:1 1、大多数元素表现有两种形式的
13、价、大多数元素表现有两种形式的价主价和副价。主价为主价和副价。主价为中心原子的氧化数,副价为中心原子的配位数。中心原子的氧化数,副价为中心原子的配位数。2 2、内界和外界、内界和外界3 3、空间构型:在内界中的分子或离子围绕着金属离子按一定、空间构型:在内界中的分子或离子围绕着金属离子按一定的方式排布,使得配合物具有一定的空间构型。的方式排布,使得配合物具有一定的空间构型。第11页,本讲稿共34页之后在之后在LewisLewis共价键基础上形成配位键共价键基础上形成配位键19231923年英国化学家年英国化学家SidgwickSidgwick提出提出EANEAN规则,揭示中心原子规则,揭示中心
14、原子电子数与配位数之间的关系。电子数与配位数之间的关系。1910-19401910-1940年间现代研究方法如年间现代研究方法如IRIR、UVUV、XRDXRD、电子衍射、磁、电子衍射、磁学测量等在配合物中得到应用学测量等在配合物中得到应用19301930年年PaulingPauling提出了价键理论提出了价键理论四十年代前后:四十年代前后:Van Vleck Van Vleck 分子轨道理论及晶体场概念应用于配合物分子轨道理论及晶体场概念应用于配合物H.HartmanH.Hartman,Orgel Orgel 分别用晶体场理论解释了配合物的光分别用晶体场理论解释了配合物的光谱和稳定性。谱和稳
15、定性。第12页,本讲稿共34页1-3 1-3 配合物的基本概念配合物的基本概念一、配合物的定义一、配合物的定义狭义:狭义:配合物是由具有接受孤对电子或多个不定域电子的配合物是由具有接受孤对电子或多个不定域电子的空位原子或离子(中心体)与可以给出孤对电子或多个不空位原子或离子(中心体)与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(配体)按一定的组成定域电子的一定数目的离子或分子(配体)按一定的组成和空间构型所形成的物种称为配位个体,含有配位个体的和空间构型所形成的物种称为配位个体,含有配位个体的化合物成为配合物。化合物成为配合物。广义:广义:凡是由原子凡是由原子B B或原子团或原子团
16、C C与原子与原子A A结合形成的,在某一结合形成的,在某一条件下有确定组成和区别于原来组分(条件下有确定组成和区别于原来组分(A A、B B或或C C)的物理和)的物理和化学特性的物种均可称为配合物。化学特性的物种均可称为配合物。第13页,本讲稿共34页二、配合物的组成二、配合物的组成1 1、内界、外界、中心体、配体、配位原子、内界、外界、中心体、配体、配位原子内界内界:中心体中心体(原子或离子原子或离子)与配位体与配位体,以配位键成键以配位键成键外界:与内界电荷平衡的相反离子外界:与内界电荷平衡的相反离子Co(NH3)6Cl3中心原子配体外界内界K3Fe(CN)6配位数第14页,本讲稿共3
17、4页2 2、配体的分类、配体的分类A A、按配体所含配位原子的数目分:、按配体所含配位原子的数目分:单齿配体:只含一个配位原子的配体单齿配体:只含一个配位原子的配体(NH(NH3 3,H,H2 2O O等等)多齿配体:含有两个或两个以上的配位原子的配体多齿配体:含有两个或两个以上的配位原子的配体H2NCH2CH2NH2NNNN CCRROCOR_ 乙二胺乙二胺(en(en)联吡啶联吡啶(bpy)(bpy)1,10-1,10-二氮菲(邻菲咯啉)二氮菲(邻菲咯啉)双酮双酮第15页,本讲稿共34页六齿配体 EDTA-OOC-OOC COO-NCH2CH2NCOO-NOCoNOL四齿配体四齿配体二水杨
18、醛缩乙二胺二水杨醛缩乙二胺合钴合钴Co(Salen)Co(Salen)多齿配体多齿配体第16页,本讲稿共34页EDTA配合物的结构配合物的结构第17页,本讲稿共34页 单齿配位单齿配位 螯合作用螯合作用 大环作用大环作用 穴合作用穴合作用 酞菁酞菁 穴醚穴醚2,2,22,2,2 大环配体大环配体 穴状配体穴状配体第18页,本讲稿共34页B B、根据键合电子的特征分为三种:、根据键合电子的特征分为三种:-配体:配体:凡能提供孤对电子对与中心原子形成凡能提供孤对电子对与中心原子形成-配键的配体。配键的配体。如:如:X X-,NHNH3 3,OHOH-酸配体:酸配体:除能提供孤对电子对与中心原子形成
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