无机化学配位平衡精.ppt

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1、无机化学配位平衡第1 页，本讲稿共37 页14-1 配合物的基本概念一、基本概念 1、配离子 由一个简单的 阳离子或原子 与一定数目的 阴离子或中性分子 以 配位键 结合成的复杂离子称为 配离子或络离子。如：Cu(NH3)4 2+、Co(NH3)63+配阳离子 FeF6 3-、AuCl4-配阴离子 2023/2/15 第2 页，本讲稿共37 页2、配位化合物 配离子与带相反电荷的离子组成的电中性化合物称为配位化合物 或 配合物、络合物。如：Cu(NH3)4 SO4、Na3FeF6 等。有时一些配合物就是不带电荷的 电中性化合物。如：Ni(CO)4、Fe(CO)5、CoCl3(NH3)3 等。配

2、离子与配合物常不作严格区别，有时也把配离子称为配合物。2023/2/15 第3 页，本讲稿共37 页 3、复盐 溶于水后只以简单离子或分子形式存在。如：KAl(SO4)212H2O。而 配位化合物溶于水后，仍以配离子或配合物形式存在。Cu(NH3)4 SO4+BaCl2 BaSO4(白)+NaOH 无Cu(OH)2 Cu SO4+BaCl2 BaSO4(白)+NaOH Cu(OH)2(浅蓝)2023/2/15 第4 页，本讲稿共37 页二、配位化合物的组成由配离子组成的配合物是由 内界和 外界 组成。电中性的配合物只有内界。如：2023/2/15 第5 页，本讲稿共37 页1、中心离子(M)M

3、 是配合物的核心部分，位于配离子的中心。一般是金属阳离子，如：Fe2+、Cu2+、Co3+等。但也有少数M 为中性原子，如：Ni(CO)4中的Ni。2、配体(L)L 是与中心离子结合的阴离子或中性分子。如：CN-、NH3、CO、X-等。2023/2/15 第6 页，本讲稿共37 页3、内界 内界是配位体的核心部分，由M 和L 组成，常用 表示。4、外界 外界是除内界以外的部份。它距中心离子较远。5、配位剂 提供配体的物质称为配位剂。如：NaOH、KCN 等。有时配位剂本身就是配体。如：NH3、CO、H2O 等。2023/2/15 第7 页，本讲稿共37 页6、配位原子 在配体中与中心离子(或原

4、子)直接以配位键结合的原子称为 配位原子。如：NH3中的N，H2O 中O，CN-中的C 等。配位原子通常是电负性较大且有孤对电子的非金属元素，如：F、Cl、Br、I、O、S、N、P、C 等。它们能够提供孤对电子给中心离子(或原子)而形成配位键。2023/2/15 第8 页，本讲稿共37 页7、单齿配体 一个配体只提供一个配位原子。如：CN-、OH-、NH3、X-等。8、多齿配体 一个配体能提供两个或两个以上的 配位原子。2023/2/15第9 页，本讲稿共37 页9、简单配合物和螯合物 简单配合物：一个中心离子与单齿配体形成的配合物，配合物中无环。如 螯合物：一个中心离子与多齿配体成键形成的具

5、有环状 结构的配合物。螯合剂：能形成螯合物的多齿配体。螯合剂中常含有 N、O、S、P 等配位原子。螯合物的稳定性高，应用广泛。如 Cu(en)22+CaY2（YEDTA）2023/2/15第10 页，本讲稿共37 页CaY2 的结构Cu(en)22+的结构2023/2/15 第1 1 页，本讲稿共37 页10、配离子的电荷 配离子的电荷等于中心离子电荷与配位体总电荷之代数和。配离子的电荷可以=0，如：PtCl2(NH3)3 0，如：Cu(NH3)42+2023/2/15 第12 页，本讲稿共37 页 11、配位数 直接同中心离子(或原子)结合的配位原子总数称为该中心离子(或原子)的配位数。一般

6、常见的配位数有2、4、6，而1、3、5、7、8 等较少见。如：Ag(CN)2-Ag+的配位数为2 Cu(NH3)42+Cu2+的配位数为4 Fe(CN)64-Fe2+的配位数为6 2023/2/15 第13 页，本讲稿共37 页影响配位数的因素（1）中心离子的电荷数中心离子的电荷数+1+2+3+4常见配位数 2 4 6 8（2）中心离子的半径周期 1 2 3 4 5最高配位数 2 4 6 6 8（3）配体的半径一般而言，配位数随着配为半径的增加而减少。例：AlF63-AlCl4-（4）外界条件（浓度、温度）一般，配体浓度越大，反应温度越低，有利于形成高配位的配离子。2023/2/15 第14

7、页，本讲稿共37 页三、配位化合物的命名1.含配阳离子的配合物：外界+“化/酸”+内界。含配阴离子的配合物：内界+“酸”+外界。2.内界或电中性配合物：配体+“合”+中心离子(或原子)。3.配体中，先阴后中，且不同配体间用“”分开。4.配体个数用：一、二、三等表示。5.中心离子(原子)的氧化值用带括号的罗马数字表示，如(II)、(III)、(IV)等。注意：OH 羟基；CO 羰基。2023/2/15 第15 页，本讲稿共37 页例：Cu(NH3)4SO4 K4Fe(CN)6Co(NO2)3(NH3)3Fe(CO)5H2SiF6Cr(NH3)63+Cu(NH3)4PtCl4三硝基 三氨 合 钴(

8、III)五羰基 合 铁六氟 合 硅(IV)酸六氨 合 铬(III)配离子四氯 合 铂(II)酸 四氨 合 铜(II)Co(NH3)6Cl3 Co(NH3)5(H2O)Cl3三氯 化 六氨 合 钴()三氯 化 五氨 一水合钴(III)硫 酸 四氨 合 铜()六氰 合 铁()酸 钾2023/2/15第16 页，本讲稿共37 页Pt(NO2)(NH3)(NH2OH)(Py)Cl一氯 化 一硝基 一氨 一羟氨 一吡啶 合 铂（II）2023/2/15 第17 页，本讲稿共37 页14-2-1 稳定常数的表示方法一、配离子的离解平衡实验例子：Cu(NH3)4SO4+NaOH Cu(OH)2 无+Na2S

9、 CuS(黑)Cu2+OH-2 Ksp(=6.310-36)Ag(NH3)2+Ag(CN)2-Co(NH3)63+Co(NH3)62+K不稳10-7.0510-21.210-35.210-5.11稳定性14-2 配位平衡及其移动2023/2/15 第18 页，本讲稿共37 页二、配离子的稳定常数2023/2/15 第19 页，本讲稿共37 页三、逐级稳定常数2023/2/15 第20 页，本讲稿共37 页四 累积稳定常数2023/2/15 第21 页，本讲稿共37 页14-2-2 配离子平衡浓度的计 算、配位平衡的移动一、判断配合反应进行的程度和方向二、计算配合物溶液中有关离子的浓度三、配离子

10、与沉淀间的转化 四、利用K稳值计算有关电对的电极电势2023/2/15 第22 页，本讲稿共37 页一、判断配合反应进行的程度和方向例1.配合反应问题：该配合反应向那一个方向进行？解决方法：可以根据配合物Ag(NH3)2+和Ag(CN)2-的稳定常数（K稳），求出上述反应的平衡常数来判断。=1014.15=1.11014结论：Ko很大，反应正向进行。一般而言，由较不稳定的配离子转化成较稳定的配离子是很容易进行的。2023/2/15第23 页，本讲稿共37 页第三，将平衡时的各离子浓度代入平衡常数表达式中。第二，写出有关反应方程式，把平衡时的浓度表示出来。首先，找出初始浓度。例2 计算溶液中与1

11、.010-3molL-1Cu(NH3)42+和 1.0 molL-1 NH3处于平衡状态的游离Cu2+浓度。已知：K稳=2.091013解：二、计算配合物溶液中有关离子的浓度平衡 x 1.0 1.010-3Cu2+4NH3 Cu(NH3)42+2023/2/15 第24 页，本讲稿共37 页第二，写出有关反应方程式，把平衡时的浓度表示出来。配合前 0.02 1.0反应 几乎全部 20.02 0.02平衡 x 1-0.04+2x 0.02-x第三，将平衡时的各离子浓度代入平衡常数表达式中。首先，找出初始浓度。例3.在1mL,0.04molL-1 AgNO3 溶液中，加入1mL,2molL-1 N

12、H3H2O 溶液，计算平衡后溶液中的Ag+离子浓度是多少？解：AgNO3 1mL,0.04 molL-1 NH3H2O 1mL,2 molL-1 混合0.02 molL-1 1 molL-1 2023/2/15第25 页，本讲稿共37 页三、配离子与沉淀之间的转化例4 在1 L 含有1.010-3 molL-1Cu(NH3)42+和1.0 molL-1 NH3溶液中加入0.001mol NaOH,有无Cu(OH)2沉淀生成？若加入0.001mol Na2S,有无 CuS 沉淀生成？(已知：Ksp,Cu(OH)2=2.210-20,Ksp,CuS=6.310-36)找出体系中阳离子和阴离子的浓度

13、2023/2/15 第26 页，本讲稿共37 页（1）Cu2+=4.810-17molL-1OH-=NaOH=0.001 molL-1 Cu2+OH-2=4.810-17 0.0012=4.810-23 Ksp,CuS 有CuS 沉淀生成 2023/2/15 第27 页，本讲稿共37 页CMV 例5 100mL,1.0 molL-1 NH3能溶解多少克AgBr.已知：Ksp,AgBr=5.010-13,MAgBr=188 gmol-1 解：首先，写出溶解反应方程式设能溶解 AgBr x molL-1 平衡 x 1-2x x x=K稳Ksp x=2.410-3 molL-1=2.4 10-3 1

14、880.1=0.044(g)C(molL-1)M(gmol-1)V(L)=1.121075.010-13能溶解，WAgBr=2023/2/15 第28 页，本讲稿共37 页 例6 在1LNaCN 溶液中若要溶解23.48gAgI，问：NaCN 的起始浓 度至少应为多少？解0.100 开始 0.100 0.100X-0.100 2x-0.200=1.4 10-4;x=0.20014 molL-1 C(NaCN)0.20014 molL-1 2023/2/15第29 页，本讲稿共37 页实验演示2023/2/15 第30 页，本讲稿共37 页四、利用K稳值计算有关电对的电极电势例7 2023/2/

15、15 第31 页，本讲稿共37 页涉及电对：解:将它们组成原电池，平衡时，电动势为零。2023/2/15 第32 页，本讲稿共37 页2023/2/15 第33 页，本讲稿共37 页例：1.向1.0L c(AgNO3)=0.1 molL-1的硝酸银溶液中加入0.10mol KCl 生成AgCl 沉淀，若要使AgCl 沉淀刚好溶解，问溶液中氨水的浓度c(NH3).2.向上述已溶解了AgCl 溶液中加入0.10mol KI，问能否产生AgI 沉淀？如能生成沉淀则至少需要加入多少KCN 才能使AgI 恰好溶解？（假如加入个试剂时溶液的体积不变）已知：2023/2/15 第34 页，本讲稿共37 页

16、始：0.1 x反应：x-0.1 2 0.1 0.1 平：x-0.2+2y 0.1-y 0.1-y溶解反应平：x-0.2 0.1 0.1 x 0.2=2.22;x=2.42即开始时溶液中NH3的总浓度至少应为2.42molL-1才能使AgCl 沉淀完全溶解。2023/2/15第35 页，本讲稿共37 页2.向上述已溶解了AgCl 溶液中加入0.10mol KI，问能否产生AgI 沉淀？如能生成沉淀则至少需要加入多少KCN 才能使AgI 恰好溶解？（假如加入个试剂时溶液的体积不变）解：第一个问题是问能否产生沉淀，也就是要求找出此时体系中Ag+和I-。I-=0.10 molL-1 平：x-0.2+2y 0.1-y 0.1-y平：0.1-y y 2.22+2yy=1.81 10-9 molL-1所以能产生AgI 沉淀。2023/2/15 第36 页，本讲稿共37 页 始：0.1 x反应：x-0.1 2 0.1 0.1 平：x-0.2+2y 0.1-y 0.1-y溶解反应平：x-0.2 0.1 0.1 x-0.2=3.0 10-4;x=0.2即溶液中CN-的浓度至少为0.2molL-1时，才能使AgI 沉淀溶解。2023/2/15第37 页，本讲稿共37 页