第八章:配位化合物1.ppt
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1、第八章第八章 配位化合物配位化合物上页上页下页下页目录目录返回返回配合物的应用范围广泛配合物的应用范围广泛,配位化学研究成果显著配位化学研究成果显著1704年,普鲁士人在染料作坊中发现第一种配合物年,普鲁士人在染料作坊中发现第一种配合物KFeIIFeIII(CN)61893年,维尔纳提出配位理论。年,维尔纳提出配位理论。1798年,法国化学家年,法国化学家Tassaert发现了发现了Co(NH3)6Cl3。引引 言言上页上页下页下页目录目录返回返回H3NClPtH3NCl顺式顺式(cis-)二氯二氨合铂二氯二氨合铂()上页上页下页下页目录目录返回返回二茂铁二茂铁蔡斯盐阴离子蔡斯盐阴离子结构结构
2、上页上页下页下页目录目录返回返回无机化学实验要做的配合物:无机化学实验要做的配合物:K3Fe(C2O4)3 3H2OCo(NH3)6Cl3上页上页下页下页目录目录返回返回一、配合物的定义一、配合物的定义 配位化合物配位化合物(简称配合物)是由给出孤对电子或多(简称配合物)是由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(称为个不定域电子的一定数目的离子或分子(称为配体配体)和)和具有接受孤对电子或多个不定域电子的空位原子或离子具有接受孤对电子或多个不定域电子的空位原子或离子(统称为中心原子)按一定组成和空间构型所形成的化(统称为中心原子)按一定组成和空间构型所形成的化合物。合物。LM8-
3、1配合物的组成和定义配合物的组成和定义上页上页下页下页目录目录返回返回配体有孤对电配体有孤对电子或不定域电子或不定域电子子中心离子中心离子有空轨道有空轨道配位键配位键的存在是配合物与其它物质最本质的区别的存在是配合物与其它物质最本质的区别二、形成配合物的条件二、形成配合物的条件上页上页下页下页目录目录返回返回Cu(NH3)4SO4中心原子中心原子配体配体配体数配体数 外界离子外界离子内内界界外外界界配配配配 合合合合 物物物物三、配合物的组成三、配合物的组成注:内界通常称为配位单元(注:内界通常称为配位单元(或或配配位位个体)个体),常用,常用标出标出上页上页下页下页目录目录返回返回1.配位单
4、元和络合物配位单元和络合物配配位位单单元元(Coordination entity)是是由由配配位位共共价价键键结结合合起起来来的的、相相对对稳稳定定的的结结构构单单元元,它它可可以以是是阳阳离离子子物物种种(如如例例1中中的的Co(NH3)63+)、阴阴离离子子物物种种(如如例例2中中的的Fe(CN)64-)或电中性物种或电中性物种(如例如例3)。需需要要强强调调配配位位单单元元所所带带的的电电荷荷时时,也也可可将将其其叫叫作作络络离离子子(Complex ion)。这这就就是是说说,“络络合合物物”和和“络络离离子子”都是都是“配位单元配位单元”的同义。的同义。例例1例例2例例3Co(NH
5、3)6Cl3K4Fe(CN)6Ni(CO)4四、配合物相关的一些概念四、配合物相关的一些概念上页上页下页下页目录目录返回返回2.配位化合物配位化合物配配位位化化合合物物(Coordination compound)指指包包含含配配位位单元在内的化合物单元在内的化合物,例例1、例、例2和例和例3都是配位化合物。都是配位化合物。外外界界内内界界只只 有有 内内 界界上页上页下页下页目录目录返回返回中心原子中心原子提供空轨道提供空轨道电子对接受体电子对接受体路易斯路易斯酸酸配位体配位体提供孤对电子提供孤对电子电子对给予体电子对给予体路易斯路易斯碱碱中心原子中心原子中心离子或原子中心离子或原子(cen
6、tral ion or central atom)配位体配位体中性分子或阴离子中性分子或阴离子配位单元配位单元正离子(多)正离子(多)中性原子(少)中性原子(少)金属元素(多)金属元素(多)非金属元素(少)非金属元素(少)3.中心原子中心原子处于配位单元结构单元中心部位的原子或处于配位单元结构单元中心部位的原子或 离子离子(如上述如上述3例中的例中的Co原子、原子、Fe原子和原子和Ni原子原子)叫中叫中 心原子心原子(Central atom)。上页上页下页下页目录目录返回返回4.配位体和配位原子配位体和配位原子 与中心原子结合的分子或离子与中心原子结合的分子或离子(如例中的如例中的NH3分子
7、、分子、CO分子和分子和CN离子离子)叫做叫做配位体配位体(Ligand),配位体中与配位体中与中心原子直接键合的原子叫中心原子直接键合的原子叫配位原子配位原子(如配位体如配位体NH3中的中的N原子,配位体原子,配位体CN-和和CO中中C原子原子)。配位体又因含有的配位原子数目不同分为配位体又因含有的配位原子数目不同分为单齿配单齿配位体位体(Monodentate ligand)和和多齿配位体多齿配位体 (Polydentate ligand)。配位体配位体负负 离离 子子XSCN CN 中性分子中性分子H2O NH3Co en-242OC配位体配位体负负 离离 子子XSCN CN 中性分子中
8、性分子H2O NH3Co en配位体配位体阴阴 离离 子子XSCN CN 中性分子中性分子H2O NH3CO en-242OC上页上页下页下页目录目录返回返回单齿配体单齿配体:一个配体中只含一个配位原子一个配体中只含一个配位原子 多齿配体:多齿配体:一个配体中含有多个配位原子一个配体中含有多个配位原子乙二胺乙二胺(en)乙二酸根(草酸根)乙二酸根(草酸根)上页上页下页下页目录目录返回返回多齿配位体多齿配位体乙二胺四乙酸根乙二胺四乙酸根 (EDTA)EDTA)上页上页下页下页目录目录返回返回分子是个双齿配位体分子是个双齿配位体,配位原子是两配位原子是两个个N原子原子,是个非常优秀的配体。是个非常
9、优秀的配体。卟卟啉啉(Porphyrin),其其中中的的8个个R基基团团都都为为H的的化化合合物物叫叫卟卟吩吩(Porphine)。它它们们都都是是四四齿齿配配位位体体,配配位位原原子子是是4个个N原原子子(具具有有孤孤对对电电子子的的两两个个N原原子子和和H+解解离离后后留留下下孤孤对对电子的两个电子的两个N原子原子)。上页上页下页下页目录目录返回返回叶叶绿绿素素(chlorophylls a)是是镁镁的的大大环环配配合合物物,作作为为配配位位体体的的卟卟啉啉环环与与Mg2+离离子子的的配配位位是是通通过过4个个环环氮氮原原子子实实现现的的。叶叶绿绿素素分分子子中中涉涉及及包包括括Mg原原子
10、子在在内内的的4个六元螯环。个六元螯环。叶绿素是一种绿色色素叶绿素是一种绿色色素,它能吸收太阳光它能吸收太阳光的能量的能量,并将储存的能量导入碳水化合物并将储存的能量导入碳水化合物的化学键。的化学键。阳光阳光nCO2+nH2O(CH2O)n+nO2叶绿素叶绿素这就是光合作用(这就是光合作用(photosynthesis)上页上页下页下页目录目录返回返回血血红红素素是是个个铁铁卟卟啉啉化化合合物物,是是血血红红蛋蛋白白的的组组成成部部分分。Fe原子从血红素分子的原子从血红素分子的血血红红蛋蛋白白本本身身不不含含图图中中表表示示出出来来的的那那个个O2分分子子,它它与与通通过过呼呼吸吸作作用用进进
11、入入人人体体的的O2分分子子结结合合形形成成氧氧合合血血红红蛋蛋白,通过血流将氧输送至全身各个部位。白,通过血流将氧输送至全身各个部位。下下方方键键合合了了蛋蛋白白质质链链上上的的1个个N原原子子,圆圆盘盘上上方方键键合合的的O2分分子子则则来自空气。来自空气。上页上页下页下页目录目录返回返回与中心离子(或原子)成键的配位原子的总数与中心离子(或原子)成键的配位原子的总数5.配位数配位数例如:例如:上页上页下页下页目录目录返回返回影响配位数的因素影响配位数的因素 中心原子的影响中心原子的影响周期数周期数(离子半径离子半径):氧化数:氧化数:Cr(CN)63-,Mo(CN)74-PtIICl42
12、-,PtIVCl62-总结:总结:1.1.氧化数为氧化数为+1+1的中心原子易形成二配位的配位单元,的中心原子易形成二配位的配位单元,如如Ag(CN)Ag(CN)2 2-Ag(S Ag(S2 2O O3 3)2 23-3-2.2.氧化数为氧化数为+2+2的中心原子易形成四配位或者六配位的配位单元,的中心原子易形成四配位或者六配位的配位单元,如如Cu(NHCu(NH3 3)4 4 2+2+Zn(NH Zn(NH3 3)4 4 2+2+,Fe(CN),Fe(CN)6 6 4-4-3.3.氧化数为氧化数为+3+3的中心原子易形成六配位的配位单元,的中心原子易形成六配位的配位单元,如如Co(NHCo(
13、NH3 3)6 6 3+3+,Fe(CN),Fe(CN)6 6 3-3-上页上页下页下页目录目录返回返回影响配位数的因素影响配位数的因素 配体的影响配体的影响 外界条件的影响:温度、配体浓度等外界条件的影响:温度、配体浓度等体积大小:体积大小:电荷:电荷:Ni(CN)42-+CN-(过量过量)=Ni(CN)53-AlF63-,AlCl4-Fe(C2O4)33-,Fe(PO4)23-上页上页下页下页目录目录返回返回1、按、按配位方式配位方式分类分类螯合物螯合物简单配合物简单配合物2、按、按所含中心原子数目所含中心原子数目分类分类单核配合物单核配合物多核配合物多核配合物一、配合物的类型一、配合物的
14、类型8-2配合物的类型和命名配合物的类型和命名上页上页下页下页目录目录返回返回一、配合物的类型简单配合物:简单配合物:中心原子与单齿配体键合形成的配合物。中心原子与单齿配体键合形成的配合物。如:如:Cu(NH3)42+上页上页下页下页目录目录返回返回一、配合物的类型一、配合物的类型螯合物:螯合物:多多齿齿配配体体有有两两个个或或两两个个以以上上的的配配位位原原子子与与中中心原子直接键合形成具有环状结构的配合物。心原子直接键合形成具有环状结构的配合物。如:Cu(en)22+上页上页下页下页目录目录返回返回螯螯合合物物(Chelate)是是多多齿齿配配位位体体以以2个个或或2个个以以上上配配位位原
15、原子子配配位位于于金金属属原原子子而而形形成成的的一一种种环环状状络络合合物物(环环中中包包含含了了金金属属原原子子)。能能用用作作多多齿齿配配体体的的试试剂剂叫叫螯合剂螯合剂(Chelating agent)。1,10-菲咯啉与菲咯啉与Fe2+形成的螯形成的螯合物,其中存在合物,其中存在3个五元环个五元环卟卟啉啉环环与与Mg2+离离子子的的配配位位是是通通过过4个个环环氮氮原原子子实实现现的的。叶叶绿绿素素分分子子中中涉涉及及包括包括Mg原子在内的原子在内的4个六元螯环个六元螯环上页上页下页下页目录目录返回返回Co(en)33+Co(NH3)63+因中心离子与齿数不同的配位体成的键不因中心离
16、子与齿数不同的配位体成的键不同,将形成的配合物又分成同,将形成的配合物又分成“简单配合物简单配合物”和和“螯合螯合物物”两种类型。前者为简单两种类型。前者为简单配配合物,后者为螯合物。合物,后者为螯合物。下面两个钴的络合物,配位体都下面两个钴的络合物,配位体都是氨,配位数都是是氨,配位数都是6.但它们的类型却但它们的类型却不同。为什么?不同。为什么?SolutionQuestion 1Question 1上页上页下页下页目录目录返回返回一、配合物的类型一、配合物的类型单核配合物单核配合物多核配合物多核配合物-草酸根二(二水乙二胺合镍(II)离子上页上页下页下页目录目录返回返回二、二、配合物的命
17、名配合物的命名分子或离子分子或离子游离游离态态作配体作配体时时CO一氧化碳一氧化碳羰羰基基OH-氢氢氧根氧根羟羟基基F-氟离子氟离子氟氟NO2-亚亚硝酸根硝酸根硝基硝基(氮配位氮配位)亚亚硝酸根硝酸根(氧配位氧配位)H-氢负氢负离子离子氢氢NO一氧化氮一氧化氮亚亚硝硝酰酰SCN-硫硫氰氰酸根酸根硫硫氰氰酸根酸根(硫配位硫配位)NCS-异硫异硫氰氰酸根酸根(氮配位氮配位)上页上页下页下页目录目录返回返回 CH2 CH2H2N NH2乙二胺乙二胺(en)en)二、二、配合物的命名配合物的命名吡啶(吡啶(pypy)一些有机分子的简写一些有机分子的简写上页上页下页下页目录目录返回返回1.命名方法命名方
18、法a)遵循无机化合物命名的一般原则,把配位单元看成遵循无机化合物命名的一般原则,把配位单元看成一个整体,在配位单元内先配体,后中心原子,中一个整体,在配位单元内先配体,后中心原子,中间加合,同时中心原子后加()注明价态。间加合,同时中心原子后加()注明价态。Co(NH3)6Cl3三氯化六氨合钴(三氯化六氨合钴(III)b)若配位单元为阴离子,则在内外界之间加若配位单元为阴离子,则在内外界之间加“酸酸”字字K2SiF6六氟合硅六氟合硅(IV)酸钾酸钾c)配体前加数字一、二、三表示配体的个数,不同配配体前加数字一、二、三表示配体的个数,不同配体用体用“”隔开。隔开。上页上页下页下页目录目录返回返回
19、原则是原则是先阴离子后中性分子先阴离子后中性分子,先简单后复杂先简单后复杂。(1)先无机先无机配体,配体,后有机后有机配体配体cis-PtCl2(Ph3P)2顺顺-二氯二氯二二(三苯基磷三苯基磷)合铂合铂(II)(2)先先阴离子阴离子,后列出,后列出中性分子中性分子(的名称)(的名称)KPtCl3NH3三氯三氯氨合铂氨合铂(II)酸钾酸钾(3)同类配体同类配体(无机或有机类)按配位原子元(无机或有机类)按配位原子元素符号的素符号的英文字母顺序英文字母顺序排列。排列。Co(NH3)5H2OCl3三氯化五氨三氯化五氨一水合钴一水合钴(III)2.、配体命名顺序配体命名顺序上页上页下页下页目录目录返
20、回返回硫酸四氨合铜(硫酸四氨合铜()六异硫氰根合铁(六异硫氰根合铁()酸钾)酸钾六氯合铂(六氯合铂()酸)酸氢氧化四氨合铜(氢氧化四氨合铜()五氯五氯氨合铂(氨合铂()酸钾)酸钾硝酸羟基硝酸羟基三水合锌(三水合锌()(三三)氯化五氨氯化五氨水合钴(水合钴()五羰(基)合铁五羰(基)合铁三硝基三硝基三氨合钴(三氨合钴()乙二胺四乙酸根合钙(乙二胺四乙酸根合钙()上页上页下页下页目录目录返回返回命名下列配合物和配离子:命名下列配合物和配离子:(1)(NH4)3SbCl6;(2)Co(en)3Cl3(3)Cr(H2O)4Br2Br2H2O(1)六氯合锑(六氯合锑()酸铵)酸铵(2)三氯化三(乙二胺)
21、合钴(三氯化三(乙二胺)合钴()(3)二水合溴化二溴二水合溴化二溴四水合铬(四水合铬()SolutionQuestion 2Question 2上页上页下页下页目录目录返回返回8.3配位化合物的配位化合物的异构现象异构现象 (Isomerism of coordination compound)组组成成相相同同而而结结构构不不同同的的分分子子或或离离子子叫叫做做异异构现象构现象(isomerism)。1.几何异构现象几何异构现象2.Geometrical isomerism2.旋光异构现象旋光异构现象 Optical isomerism立体异构立体异构上页上页下页下页目录目录返回返回顺顺二氯二
22、氨合铂二氯二氨合铂反反二氯二氨合铂二氯二氨合铂棕黄色,棕黄色,0淡黄色,淡黄色,=0S=0.2523g/100gH2OS=0.0366g/100gH2O具抗癌活性具抗癌活性(干扰干扰DNA复制复制)不具抗癌活性不具抗癌活性(1)(1)几何异构(顺反异构)几何异构(顺反异构)结构不同,性质也不同:结构不同,性质也不同:结构不同,性质也不同:结构不同,性质也不同:上页上页下页下页目录目录返回返回像顺铂和反铂一样,几何异构体结构不同,性质也像顺铂和反铂一样,几何异构体结构不同,性质也不同,其反应也不同。不同,其反应也不同。cis-CoCl2(NH3)4,蓝紫色蓝紫色trans-CoCl2(NH3)4
23、,绿色绿色上页上页下页下页目录目录返回返回(2)旋光异构旋光异构从从几几何何异异构构看看,下下图图中中1、2确确为为同同一一化化合合物物.但但它它们们却却互互为为“镜镜像像”,不不存存在在对对称称中中心心,不不能能重重叠叠,这这称称为为“旋光异构现象旋光异构现象”.再高明的医生也无法将再高明的医生也无法将再高明的医生也无法将再高明的医生也无法将左左左左(右右右右)手移植到右手移植到右手移植到右手移植到右(左左左左)腕上腕上腕上腕上!上页上页下页下页目录目录返回返回 手手性性络络合合物物的的溶溶液液可可使使偏偏振振光光的的偏偏振振面面发发生生旋旋转转,这这类类具具有有旋旋光光活活性性的的异异构构
24、体体叫叫旋旋光光异异构构体体(Optical isomers)。使使偏偏振振面面向向左左旋旋转转的的异异构构体体叫叫左左旋旋异异构构体体(又又叫叫L-异异构构体体),向向右右旋旋转转的的异异构构体体叫叫右右旋旋异异构构体体(又又叫叫D-异异构构体体)。等等量量左左旋旋异异构构体体与与右右旋旋异异构构体体混混合合后后不不具具旋旋光光性性,这这样样的的混合物叫混合物叫外消旋混合物外消旋混合物(Racemic mixture)。上页上页下页下页目录目录返回返回 旋光异构体的拆分及合成研究是旋光异构体的拆分及合成研究是目前研究热点之一目前研究热点之一注注意意到到左左旋旋和和右右旋旋异异构构体体生生理理
25、作作用用的的差差异异是是很很有有意意义义的的。例例如如存存在在于于烟烟草草中中左左旋旋尼尼古古丁丁的的毒毒性性要要比比人人工工合合成成出出来来的的右右旋旋尼尼古古丁丁毒毒性性大大的的多多。又又如如,美美国国孟孟山山都都公公司司生生产产的的L-dopa(即即,二二羟羟基基苯苯基基-L-丙丙氨氨酸酸)是是治治疗疗震震颤颤性性麻麻痹痹症症的的特特效效药药,而而它它的的右右旋旋异异构构体体(D-dopa)却却无无任任何何生生理理活活性性。显显然然与与它它们们在在生生物物体中不同的反应部位有关。体中不同的反应部位有关。上页上页下页下页目录目录返回返回1.键合异构现象键合异构现象(Linkage isom
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- 第八 化合物
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