配位化合物精选文档.ppt
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1、配位化合物本讲稿第一页,共五十三页第一节 配位化合物的基本概念1-1 配位化合物的定义配位化合物的定义 在在CuSOCuSO4 4溶液中加少量氨水,生成浅蓝色溶液中加少量氨水,生成浅蓝色Cu(OH)Cu(OH)2 2,再加入氨水,再加入氨水,沉淀溶解变成深蓝色溶液,加入乙醇,降低溶解度,得到深蓝色晶体,该沉淀溶解变成深蓝色溶液,加入乙醇,降低溶解度,得到深蓝色晶体,该晶体经元素分析,得知含晶体经元素分析,得知含CuCu、SOSO4 42-2-、4NH4NH3 3、H H2 2O O;取深蓝色溶液,加;取深蓝色溶液,加BaClBaCl2 2,生成白色生成白色BaSOBaSO4 4,说明存在,说明
2、存在SOSO4 42-2-,加少量,加少量NaOHNaOH,无,无Cu(OH)Cu(OH)2 2和和NHNH3 3产生,产生,说明溶液中不存在说明溶液中不存在CuCu2+2+和和NHNH3 3分子,从而分析其结构为:分子,从而分析其结构为:Cu(NHCu(NH3 3)4 4SOSO4 4HH2 2O O Cu Cu和和NH3NH3之间的加合,既无氧化数的变化,也没有提供单电之间的加合,既无氧化数的变化,也没有提供单电子配对而形成共价键,不符合经典的化合价理论。这类化合物就是子配对而形成共价键,不符合经典的化合价理论。这类化合物就是配配合物合物。本讲稿第二页,共五十三页第一节 配位化合物的基本概
3、念1-2 配位化合物的组成配位化合物的组成内界内界: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 Cu(NH3)4SO4 K4Fe(CN)6 内界外界外界内界外界外界 内界内界Cu(NH3)42+SO42-(K+)4 Fe(CN)64-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)4Fe3+(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有些配合物不存在外界,如有些配合物不存在外界,如PtCl2(NH3)2、CoCl3(NH3)3等。另外,等。另外,有些配
4、合物是由中心原子与配体构成,如有些配合物是由中心原子与配体构成,如Ni(CO)4、Fe(CO)5等等本讲稿第三页,共五十三页1.中心离子(或原子)中心离子(或原子)中心离子或中心原子统称为配合物的形成体。中心离子绝大多中心离子或中心原子统称为配合物的形成体。中心离子绝大多数是数是带正电荷的阳离子带正电荷的阳离子,其中以,其中以过渡金属离子过渡金属离子居多,如居多,如Fe3+、Cu2+、Co2+、Ag+等;少数高氧化态的非金属元素也可作中心离等;少数高氧化态的非金属元素也可作中心离子,如子,如BF4-、SiF62-中的中的B()、Si()等。中心原子如等。中心原子如Ni(CO)4)、Fe(CO)
5、5中的中的Ni、Fe原子。原子。本讲稿第四页,共五十三页2.配位体配位体 在配合物中与形成体结合的在配合物中与形成体结合的离子或中性分子离子或中性分子称为称为配位体配位体,简称配体,如,简称配体,如Cu(NH3)42+中的中的NH3、Fe(CN)63-中的中的CN-等。等。在配体中在配体中提供孤对电子提供孤对电子与形成体形成配位键的原子称为与形成体形成配位键的原子称为配位原子配位原子,如配体,如配体NH3中的中的N。常见的配位原子为。常见的配位原子为电负性较大的非金属原子电负性较大的非金属原子N、O、S、C和卤素和卤素等等原子。原子。根据一个配体中所含配位原子数目的不同,可将配体分为根据一个配
6、体中所含配位原子数目的不同,可将配体分为单齿配体单齿配体和和多多齿配体。齿配体。单齿配体:一个配体中只有一个配位原子,如单齿配体:一个配体中只有一个配位原子,如NH3,OH-,X-,CN-,SCN-等。等。多齿配体:一个配体中有两个或两个以上的配位原子。多齿配体:一个配体中有两个或两个以上的配位原子。例如:例如:(1)单齿配体单齿配体 NH3 Ag+2NH3 H3N:Ag:NH3+(2)多齿配体多齿配体 乙二胺乙二胺 本讲稿第五页,共五十三页3.配位数配位数:配位原子的总数配位原子的总数 例如例如Cu(NH3)42+中,中,Cu2+的配位数为的配位数为4;CoCl3(NH3)3中中Co3+的配
7、位的配位数为数为6。配位数决定于中心离子和配位体的性质,其电荷、体积、电子层结构及配位数决定于中心离子和配位体的性质,其电荷、体积、电子层结构及它们之间相互影响,形成时的条件它们之间相互影响,形成时的条件(T、C)目前已知配位数有目前已知配位数有1到到14,最常见的配位数为,最常见的配位数为6和和4。由单齿配体形成的配合物,中心离子的配位数由单齿配体形成的配合物,中心离子的配位数=配体的数目;配体的数目;若配体是多齿的,那么配体的数目若配体是多齿的,那么配体的数目中心离子的配位数。中心离子的配位数。例如,例如,Cu(en)22+中的乙二胺中的乙二胺(en)是双齿配体,即每是双齿配体,即每1个个
8、en有有2个个N原子原子与中心离子与中心离子Cu2+配位,在此,配位,在此,Cu2+的配位数是的配位数是4而不是而不是2。中心离子的中心离子的电荷:电荷:+1+2+3+4特征配位数:特征配位数:24(或或6)6(或或4)6(或或8)本讲稿第六页,共五十三页4.配离子的电荷配离子的电荷 形成体形成体和和配体电荷配体电荷的代数和即为的代数和即为配离子的电荷配离子的电荷。例如,例如,K3Fe(CN)6中配离子的电荷数可根据中配离子的电荷数可根据Fe3+和和6个个CN-电电荷的代数和判定为荷的代数和判定为-3,也可根据配合物的外界离子,也可根据配合物的外界离子(3个个K+)电荷数判电荷数判定定Fe(C
9、N)63-的电荷数为的电荷数为-3。例例:Cu(NH3)4SO4 中心离子中心离子:Cu2+配体配体:NH3 配位原子配位原子:N 内界内界:Cu(NH3)4 2+外界外界:SO4 2-配位数配位数:4本讲稿第七页,共五十三页Co(NH3)6Cl3KFe(CN)6中心原子配体外界内界练习练习本讲稿第八页,共五十三页1-3 1-3 配合物的命名配合物的命名原则是原则是先阴离子后阳离子先阴离子后阳离子,先简单后复杂先简单后复杂。命名顺序:不止一种配体命名顺序:不止一种配体,中间以中间以分开。分开。(1)先无机先无机配体,配体,后有机后有机配体配体 PtCl2(Ph3P)2 二氯二氯 二二(三苯基磷
10、三苯基磷)合铂合铂(II)(2)先列出先列出阴离子阴离子,后列出,后列出阳离子阳离子,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)按配位原子元素符号的(无机或有机类)按配位原子元素符号的英文字母顺序英文字母顺序排列。排列。Co(NH3)5(H2O)Cl3Fe(CO)5Pt(NH3)2Cl2三氯化五氨三氯化五氨一水合钴一水合钴()五羰基合铁五羰基合铁二氯二氯二氨合铂二氨合铂()本讲稿第九页,共五十三页(4)同类配体同类配体同一配位原子时,将含同一配位原子时,将含较少原子数较少原子数的配体排在前面。的配体排在前面
11、。Pt(NO2)(NH3)(NH2OH)(Py)Cl 氯化硝基氯化硝基氨氨羟氨羟氨吡啶合铂吡啶合铂(II)(5)配位原子相同配位原子相同,配体中所含的,配体中所含的原子数目原子数目也相同时,按结构式中与配原子也相同时,按结构式中与配原子相连的原子的元素符号的相连的原子的元素符号的英文顺序英文顺序排列。排列。Pt(NH2)(NO2)(NH3)2 氨基氨基硝基硝基二氨合铂二氨合铂(II)(6)配体化学式相同但配位原子不同,配体化学式相同但配位原子不同,(-SCN,-NCS)时,则按配位原子元素时,则按配位原子元素符号的符号的字母顺序排列字母顺序排列。本讲稿第十页,共五十三页命名原则命名原则:服从一
12、般无机化合物的命名原则。服从一般无机化合物的命名原则。如果化合物的负离子是一个简单离子,叫某如果化合物的负离子是一个简单离子,叫某化化某;某;如果化合物的负离子是一个复杂离子,叫某如果化合物的负离子是一个复杂离子,叫某酸酸某。某。络合物内界命名次序为:络合物内界命名次序为:配位数配位数(一、二、三、四一、二、三、四)-配位体名称配位体名称-合合(表示配位结表示配位结合合)-中心离子名称中心离子名称-中心离子氧化数中心离子氧化数(、)例:例:Co(NH3)6Cl3Pt(NH3)4(OH)2K2PtCl6H2PtCl6氯化六氨合钴氯化六氨合钴()氢氧化四氨合铂氢氧化四氨合铂()六氯合铂六氯合铂()
13、酸酸钾钾六氯合铂六氯合铂()酸酸本讲稿第十一页,共五十三页例:例:Co(NH3)6 3+六氨合钴六氨合钴()离子离子Cu(NH3)4(H2O)2 2+四氨四氨二水合铜二水合铜()离子离子Fe(CN)6 3-六氰合铁六氰合铁()离子离子Cr(en)3 3+三三(乙二胺乙二胺)合铬合铬()离子离子K2PtCl6 六氯合铂六氯合铂()酸钾酸钾Cu2SiF6 六氟合硅六氟合硅()酸铜酸铜H4 Fe(CN)6 六氰合铁六氰合铁()酸酸Co(NH3)6 Cl 氯化六氨合钴氯化六氨合钴()Cu(NH3)4 SO4 硫酸四氨合铜硫酸四氨合铜()螯合物螯合物(chelate compound)、异性双基配体、异
14、性双基配体本讲稿第十二页,共五十三页1-4 配合物的类型配合物的类型1.简单配位化合物简单配位化合物单齿配位体单齿配位体与与单个中心离子(或原子)单个中心离子(或原子)所形成的配合物所形成的配合物 K2 PtCl6 Fe(H2O)6 Cl5 Cr(H2O)6 Cl3 NaAlF6 2.螯合物螯合物 环状结构环状结构 由由中心离子中心离子和和多齿配体多齿配体结合而成的环状配合物结合而成的环状配合物螯合效应:螯合效应:EDTA的应用的应用3.多核配合物多核配合物 在一个配合物中有在一个配合物中有2个或个或2个以上中心离子的配合物。个以上中心离子的配合物。4.其他配合物其他配合物 Fe(CO)5 (
15、C2H5)M Fe(CO)5 Re2Cl82-本讲稿第十三页,共五十三页 第二节 配位化合物的结构2-1 配合物中的化学键配合物中的化学键配合物的价键理论配合物的价键理论 (valence bond theory):(valence bond theory):1、配位化合物的内界配位化合物的内界(中心原子与配体间中心原子与配体间)是依靠配位键结合的。是依靠配位键结合的。2、形成配位键的条件是中心离子必须有空轨道,配位体必须有孤对电子。形成配位键的条件是中心离子必须有空轨道,配位体必须有孤对电子。3、成键的原子轨道必须杂化。(空轨道亦经杂化)成键的原子轨道必须杂化。(空轨道亦经杂化)4、杂化轨道
16、的类型决定配离子的几何构型。杂化轨道的类型决定配离子的几何构型。即即:1.1.形成体形成体(M)(M):有空轨道:有空轨道 配位体配位体(L)(L):有孤对电子:有孤对电子 二者形成配位键二者形成配位键M ML L2.2.形成体形成体(中心离子中心离子)采用杂化轨道成键采用杂化轨道成键3.3.杂化方式与空间构型有关杂化方式与空间构型有关本讲稿第十四页,共五十三页2-2 杂化轨道与配合物的空间构型杂化轨道与配合物的空间构型 配位配位数数空间构型空间构型杂化轨道杂化轨道类型类型实例实例2直线形直线形sp Ag(NH3)2+Ag(CN)2 3平面三角形平面三角形sp2Cu(CN)32 HgI3 4正
17、四面体正四面体sp3Zn(NH3)42+Cd(CN)42 4四方形四方形dsp2Ni(CN)42 5三角双锥三角双锥dsp3Ni(CN)53 Fe(CO)55四方锥四方锥d4sTiF52 6八面体八面体sp3d2FeF63 AlF63-SiF62-PtCl64-6d2sp3Fe(CN)63 Co(NH3)6本讲稿第十五页,共五十三页 配合物分子或离子的空间构型与配位数的多少密切相关。配合物分子或离子的空间构型与配位数的多少密切相关。配合物的空间构型配合物的空间构型直线形直线形 四面体四面体 平面正方形平面正方形 八面体八面体配位数配位数 2 4 6例例空空间间构构型型本讲稿第十六页,共五十三页
18、例例 三角形三角形 四方锥四方锥 三角双锥三角双锥配位数配位数 3 5 空空间间构构型型本讲稿第十七页,共五十三页NH3 NH3Ag(NH3)2+的空间构型为直线形,的空间构型为直线形,=0。5p4d5s例:例:AgCl2-,CuCl2-4d5s5pAg+Ag(NH3)2+sp杂化杂化1.配位数为配位数为 2 2 的配合物的配合物本讲稿第十八页,共五十三页孤对电子进入中心离子外层杂化轨道,称外轨型配离子,其在溶液中孤对电子进入中心离子外层杂化轨道,称外轨型配离子,其在溶液中较易解离。较易解离。sp杂化,故空间轨道,直线型。杂化,故空间轨道,直线型。本讲稿第十九页,共五十三页BeX42-的空间构
19、型为四面体。的空间构型为四面体。1s2s2p1s2s2pX-X-X-X-sp3杂化杂化BeX42-Be2+2.配位数为配位数为 4 4 的配合物的配合物(1)四面体结构四面体结构 本讲稿第二十页,共五十三页NiCl42-的空间构型为四面体的空间构型为四面体3d4s4pNiCl42-Cl-Cl-Cl-Cl-sp3杂化杂化本讲稿第二十一页,共五十三页本讲稿第二十二页,共五十三页(2 2)平面正方形平面正方形 具有(具有(n-1n-1)d d8 8或不足或不足d d8 8构型的中心离子。构型的中心离子。Ni(CN)42-的空间构型为平面正方形,的空间构型为平面正方形,=0Ni(CN)42-Ni2+3
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