无机化学配位化学基础ppt课件全解.ppt
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1、2023/2/231第十章第十章.Coordination Compound配合物的基本概念配合物的基本概念相关定义、概念相关定义、概念组成与结构、命名组成与结构、命名类型类型配合物的异构现象配合物的异构现象-立体异构立体异构*配合物的价键理论配合物的价键理论*配位平衡及其应用配位平衡及其应用配合物的应用配合物的应用*作业:作业:p189:4,5,6,7,9,10,12,23,24(1-7);p394:1,3,4,5,6,8,9,10(5-9,12)2023/2/2322023/2/2332023/2/23410-1 10-1 配位化合物概要配位化合物概要一:配合物的定义一:配合物的定义(De
2、fination)(Defination)2023/2/235二:配合物的组成二:配合物的组成(composition)写法写法中心离子中心离子配体配体配位数配位数内界内界外界外界*配位离子配位离子配位离子配位离子写写写写*配位分子配位分子配位分子配位分子可省去可省去可省去可省去 Cu(NH3)4SO4配位原子配位原子2023/2/2361.中心原子中心原子(离子离子):内界的核心原子或离子。:内界的核心原子或离子。通常为通常为金属原子金属原子或或离子离子若若离子离子可称可称中心离子中心离子:如如Fe3+、Cu2+、Co2+、Ag+等;等;若若原子原子则称为则称为中心原子中心原子:如:如:Fe
3、,Ni等等中心也可为中心也可为非金属元素非金属元素。少数高氧化态的非金属元素也可作中心离子,少数高氧化态的非金属元素也可作中心离子,如如BF4-、SiF62-中的中的B()、Si()等等。内界(内界(Inner)2023/2/237内界(内界(Inner)配合物的特征部分,由中心原子或离子结合而成。配合物的特征部分,由中心原子或离子结合而成。2023/2/238Fe(SCN)(H2O)52+,Co(SCN)4(H2O)22-,Cu(NH3)4(H2O)22+,CuBr42-2023/2/2392023/2/23102.配位体配位体(L,Ligand):内界中与中心离子结合的分子:内界中与中心离
4、子结合的分子或离子。或离子。单单(齿齿)基配体基配体:只含有一个:只含有一个配位原子配位原子的配体。如的配体。如NH3,OH-,X-,CN-,SCN-*等。等。多多(齿齿)基配体基配体:一个配体中含有两个或两个以上:一个配体中含有两个或两个以上配位原子配位原子的配体,如乙二胺的配体,如乙二胺(en):配体可分配体可分中性中性和和阴离子阴离子配体:配体:中性配体中性配体:H2O,NH3,CO,en,NO(亚销酰亚销酰),O2,N2,bpy;阴离子配体:阴离子配体:SCN(硫氰酸根硫氰酸根),NCS(异氰酸根异氰酸根),NO2-(硝基硝基),ONO-(亚硝酸根亚硝酸根),OH(羟基羟基),X-(卤
5、离子卤离子),EDTA2-(乙二胺四乙酸根乙二胺四乙酸根),XO2-(草酸根草酸根)两可配体两可配体(ambidentate ligand)-能够改变配原子的配体。能够改变配原子的配体。2023/2/2311NCS-,异硫氰酸根异硫氰酸根SCN-,硫氰酸根硫氰酸根亚硝酸根亚硝酸根硝基硝基2023/2/2312*螯合物螯合物由中心离子或原子与由中心离子或原子与多基配体多基配体(螯合剂螯合剂)结合成的配结合成的配合物,称为螯合物。合物,称为螯合物。特点:特点:1、配位体含、配位体含2个或个或2个以上的配位原子;个以上的配位原子;2、中心离子或原子结合成、中心离子或原子结合成环状结构环状结构,一般包
6、含五元,一般包含五元环或六元环。环或六元环。常见的螯合配体常见的螯合配体:乙二氨(乙二氨(en)乙二氨四乙酸(乙二氨四乙酸(EDTA)2023/2/2313 Ca(EDTA)Ca(EDTA)2 2或或CaYCaY2 2CaCa2+2+的配位数为的配位数为6 6,配位原子分别是配位原子分别是4 4个个OO,2 2个个NN。2023/2/23142023/2/2315螯合物的稳定性螯合物的稳定性*螯合效应螯合效应(chelate effect):由于螯合环的形成使螯合物与:由于螯合环的形成使螯合物与相应的单齿配体形成的配合物具有显著的稳定性的现象。相应的单齿配体形成的配合物具有显著的稳定性的现象。
7、Ex.Ni(NH3)62+,Ni(en)32+原因:原因:1.熵增加效应熵增加效应*Ni(H2O)62+6NH3=Ni(NH3)62+6H2O Ni(H2O)62+3en=Ni(en)32+6H2O2.结构因素:结构因素:螯合环的大小。以五、六员环最稳定,张力最小。螯合环的大小。以五、六员环最稳定,张力最小。同一中心离子,螯合环的数目越多,螯合物越稳定。同一中心离子,螯合环的数目越多,螯合物越稳定。如:如:EDTA螯合物均具有高度稳定性。螯合物均具有高度稳定性。2023/2/23163.配位原子配位原子:配体中配体中直接与中心原子键合直接与中心原子键合的原子。的原子。具有孤对电子,为电子对给予
8、体。常见具有孤对电子,为电子对给予体。常见C、O、S、N、P、X、H原子。原子。4.配位数配位数(CN,Coordination Number):与一个中心原:与一个中心原子直接结合的配位原子的总数。子直接结合的配位原子的总数。单基配体单基配体:配位数配位数=配体数配体数;多基配体多基配体视具体情况而定。视具体情况而定。配位数配位数=配位原子数配位原子数(与(与配位体数配位体数不一定相等)不一定相等)配位数一般为配位数一般为2、4、6、8,而,而12、14罕见于稀土离子。罕见于稀土离子。影响配位数大小的主要因素:影响配位数大小的主要因素:中心离子的中心离子的电荷电荷和和半径半径 中心离子电荷越
9、多,配位数越大中心离子电荷越多,配位数越大 中心离子的半径越大,配位数越大。中心离子的半径越大,配位数越大。配离子的电荷数配离子的电荷数:中心离子和配体电荷数的:中心离子和配体电荷数的代数和代数和。2023/2/2317外界(外界(outer)配离子属于配离子属于内界内界,配离子以外的其他离子属于,配离子以外的其他离子属于外界外界,即即 以外的部分。以外的部分。一般为简单酸根、阴阳离子;一般为简单酸根、阴阳离子;外界离子所带电荷总数等于配离子的电荷数。外界离子所带电荷总数等于配离子的电荷数。电中性的称为电中性的称为配位分子配位分子。配位分子本身就是配位化合物。配位分子本身就是配位化合物。Ex.
10、Ni(CO)4复盐复盐:是由两种或两种以上同种晶型的简单盐类所:是由两种或两种以上同种晶型的简单盐类所组成的化合物。如组成的化合物。如 AlK(SO4)224H2O、(NH4)2Fe(SO4)2*配合物与复盐配合物与复盐2023/2/2318三:配合物的命名三:配合物的命名-系统命名法系统命名法首先服从一般无机化合物命名原则首先服从一般无机化合物命名原则配位酸配位酸:(外界外界)H;(内界内界)配阴离子。配阴离子。某酸某酸,H2PtCl4配位碱配位碱:(内界内界)配阳离子;配阳离子;(外界外界)OH。氢氧化某氢氧化某,Ag(NH3)2(OH)配位盐配位盐:(内界内界)配阳、阴离子;配阳、阴离子
11、;(外界外界)简单阳、阴离子简单阳、阴离子某化某某化某:(内界内界)配阳离子配阳离子+(外界外界)简单阴离子简单阴离子 CrCl2(H2O)4Cl2H2O某酸某某酸某:(内界内界)配阳离子配阳离子+(外界外界)含氧酸根含氧酸根 CoCl(NO2)(en)2SCN(外界外界)简单阳离子简单阳离子+(内界内界)配阴离子配阴离子 Na2Cr(-II)(CO)5配阳离子配阳离子+配阴离子配阴离子 Pt(NH3)6PtCl4非电解质配合物:非电解质配合物:Ni(CO)4、Co(III)(NO2)3(NH3)32023/2/2319内界内界一般命名原则一般命名原则化学式化学式的书写:的书写:中心原子中心原
12、子(氧化态氧化态)(配体配体1)配位数配位数(配体配体2)配位数配位数多种配体的书写顺序多种配体的书写顺序-先离子先离子,后中性分子后中性分子;同类型同类型,按按配原子元素符号顺序先后配原子元素符号顺序先后.中文名称中文名称书写顺序:书写顺序:配体数目配体数目(*中文大写数字中文大写数字)-配体名称配体名称(*不同配体之间以不同配体之间以分分开开)-“合合”-中心原子名称中心原子名称-中心原子氧化态中心原子氧化态(括号内罗马数括号内罗马数字字)H2SiF6 六氟合硅六氟合硅()酸酸H2PtCl6 六氯合铂六氯合铂()酸酸Ag(NH3)2(OH)氢氧化二氨合银氢氧化二氨合银()Cu(NH3)4S
13、O4 硫酸四氨合铜硫酸四氨合铜()Cr Cl2(H2O)4Cl 一氯化二氯一氯化二氯四水合铬四水合铬()Co(NH3)5(H2O)Cl3 三氯化五氨三氯化五氨一水合钴一水合钴()2023/2/2320补充:命名原则补充:命名原则总原则:总原则: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:命名顺序:(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 KPtCl3(NH3)三氯三氯一氨合铂一氨合
14、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(无机或有机类)按配位原子元素符号的的英文字母顺序英文字母顺序排列。排列。Co(NH3)5(H2O)Cl3 三氯化五氨三氯化五氨一水合钴一水合钴(III)2023/2/2321(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的配体排在前面。体排在前面。Pt(NO2)(NH3)(NH2OH)(Py)Cl 氯化一硝基氯化一硝基一氨一氨一羟氨一羟氨一吡啶合铂一吡啶合铂(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,也相同时,按结构式中与配原子相连
15、的原子的元素符号的按结构式中与配原子相连的原子的元素符号的英文顺英文顺序序排列。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,则按配位原子元素符号的时,则按配位原子元素符号的字母顺序排列字母顺序排列。2023/2/2322Co(NH3)6Cr(CN)6Cr(NH3)6Co(CN)6 Co(NH3)5Br(SO4)Co(NH3)5(SO4)Br Co(NH3)5NO2Cl2Co(NH3)5ONOCl2 Cr(H2O)6Cl3Cr(H2O)5ClCl2 H2OCr(H2
16、O)4Cl2Cl 2H2O 练习练习2023/2/232310-2 10-2 配合物的异构现象配合物的异构现象一、一、结构异构结构异构-组成相同而配合物结构不同组成相同而配合物结构不同配位异构配位异构ex.电离异构电离异构Co(NH3)5BrSO4(紫色紫色)Co(NH3)5(SO4)Br(红色红色)键合异构键合异构-两可配体两可配体(NH3)5Co(NO2)Cl2 和和(NH3)5Co(ONO)Cl2见前例见前例(Ph3P)2Pd(SCN)2 和和(Ph3P)2Pd(NCS)2 2023/2/2324二、二、几何异构几何异构-立体异构立体异构(配体空间几何排列不同配体空间几何排列不同)平面四
17、方形平面四方形(planar square)-MA2B2型型面四体面四体(tetrahedron)-无几何异构现象无几何异构现象顺铂顺铂顺铂顺铂(Cisplatin)(Cisplatin)0=0顺顺-反异构现象反异构现象(trans/cis isomerization)2023/2/2325八面体八面体(octahedron)a.MA2B4型型(cis-、trans-)C2V紫色紫色D4h绿色绿色b.MA3B3(面式面式-(facial)、经式、经式-(meridian)c.M(AA)B2C2?-Pt(en)Br2Cl22023/2/2326PtNNClClBrBrPtNNBrBrClClci
18、s-trans-PtNNClBrBrClClBrPtNNBrCl2023/2/2327三:三:旋光异构旋光异构-光学异构即手性现象光学异构即手性现象2023/2/2328左、右旋及手性是一个古老的话题左、右旋及手性是一个古老的话题2023/2/2329M(AA)32023/2/2330M(AA)2B2-CoCl2(en)2的异构状况?的异构状况?trans-具有对称面具有对称面因此无旋光异构现象因此无旋光异构现象-cis没有对称性没有对称性具有旋光异构体具有旋光异构体四配位四配位-当四个配体完全不同时出现手性异构!当四个配体完全不同时出现手性异构!2023/2/233110-3 10-3 配合
19、物的价键理论配合物的价键理论*中心原子与配位原子之间的成键理中心原子与配位原子之间的成键理论论价键理论价键理论(VB)-配位共价键配位共价键(L.Pauling)晶体场理论晶体场理论(CFT,Crystal Field Theory)分子轨道理论分子轨道理论(配位场理论配位场理论,LFT)价键理论价键理论-基本要点基本要点配合物的中心离子与配体之间以配合物的中心离子与配体之间以配位键配位键结合。配原子必须含结合。配原子必须含有有孤对电子孤对电子(或(或 电子),中心离子必须有电子),中心离子必须有空的价电子轨道空的价电子轨道。中心离子的空轨道必须中心离子的空轨道必须杂化杂化,以杂化轨道与配体的
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