无机化学第25章--无机化学新兴领域简介课件.ppt
《无机化学第25章--无机化学新兴领域简介课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《无机化学第25章--无机化学新兴领域简介课件.ppt(48页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第第 25 25 章章 无机化学新兴领域简介无机化学新兴领域简介随着无机化学的发展,诞生了许多分支学科,包括有随着无机化学的发展,诞生了许多分支学科,包括有机金属化学、生物无机化学以及无机固体化学等。机金属化学、生物无机化学以及无机固体化学等。25 1 有机金属化学有机金属化学 经典的有机金属化合物是指金属与有机基团的经典的有机金属化合物是指金属与有机基团的 C 直直接键合的化合物。接键合的化合物。目前,金属与有机基团的目前,金属与有机基团的 O、N、S、P 等原子键合等原子键合的化合物也归属于有机金属化合物。的化合物也归属于有机金属化合物。25 1 1有机金属化合物的分类有机金属化合物的分类
2、 按金属分类按金属分类主族金属有机化合物主族金属有机化合物过渡金属有机化合物过渡金属有机化合物按配体分类按配体分类烷基有机金属化合物烷基有机金属化合物芳基有机金属化合物芳基有机金属化合物按成键类型分类按成键类型分类离子型有机金属化合物离子型有机金属化合物共价型有机金属化合物共价型有机金属化合物不同角度有多种分配方法。不同角度有多种分配方法。共价型有机金属化合物,包括三种类型。共价型有机金属化合物,包括三种类型。1 共价型共价型2 共价型共价型 配体用配体用电子与金属成键。电子与金属成键。例如:例如:Pb(C2H5)4 和和 Sn(CH3)4。配体是含有配体是含有键的配体。例如:不饱和链烃、羰基
3、以键的配体。例如:不饱和链烃、羰基以及芳夹心化合物等。及芳夹心化合物等。3 有桥连配体的缺电子型有桥连配体的缺电子型 指金属指金属 Li、Be、Mg、Al 等与有机基团形成的含有等与有机基团形成的含有桥连配体的化合物。例如:桥连配体的化合物。例如:Be(C2H5)2 Be(CH3)2RMgX 有效原子序数规则有效原子序数规则 (EAN规则规则)过渡金属的价电子过渡金属的价电子+配体提供的电子配体提供的电子=18 时,化时,化合物较稳定。合物较稳定。例如:例如:Fe(C5H5)2 8+5 2=18 Ni(CO)4 10+4 2=18 KPtCl3(C2H4)10+1 3+2+1=16 不满足十八
4、电子规则,仍稳定存在。不满足十八电子规则,仍稳定存在。25 1 2过渡金属羰基化合物过渡金属羰基化合物1 单核羰基化合物单核羰基化合物 典型的例子如典型的例子如 Ni(CO)4:(2)Ni 与与 CO 在一定条件下直接反应可制得;在一定条件下直接反应可制得;(1)它是第一个过渡金属羰基化合物它是第一个过渡金属羰基化合物;(3)无色液体,易分解,剧毒,四面体结构。无色液体,易分解,剧毒,四面体结构。指单核和双核的羰基化合物;三核以上成簇。指单核和双核的羰基化合物;三核以上成簇。2 双核羰基化合物双核羰基化合物 可通过单核羰基化合物的加热聚合制得;有颜色。可通过单核羰基化合物的加热聚合制得;有颜色
5、。例如:例如:Co2(CO)8,橙红色固体,有两种结构。橙红色固体,有两种结构。Co2(CO)8(ag)Co2(CO)8(s)3 羰基化合物衍生物羰基化合物衍生物 包括金属羰基阴离子,如包括金属羰基阴离子,如 Na2Fe2(CO)8;金属羰基卤金属羰基卤化物,如化物,如 Fe(CO)4X2;金属羰基氢化物,如金属羰基氢化物,如 H2Fe(CO)4 和和亚硝酰衍生物,如亚硝酰衍生物,如 Co(CO)3NO 等。等。25 1 3 金属不饱和链烃的金属不饱和链烃的配位化合物配位化合物 1 链烯烃配位化合物链烯烃配位化合物 例如:例如:前者为第一个链烯烃配位化合物前者为第一个链烯烃配位化合物;四边形结
6、构,四边形结构,C2H4 占据一个顶点,占据一个顶点,CC 键几乎垂直于键几乎垂直于 PtCl3 平面。平面。后者为三角双锥型结构,后者为三角双锥型结构,C2H4 占有底面的一个位置,占有底面的一个位置,CC 键几乎与底面在同一个平面内。键几乎与底面在同一个平面内。KPtCl3(C2H4)H2OFe(CO)4(C2H4)2 炔烃配位化合物炔烃配位化合物 有两对有两对电子的炔烃电子的炔烃,有多种成键类型。有多种成键类型。(3)炔烃占有一个金属的两个配位位置,炔烃占有一个金属的两个配位位置,如:如:Pt(PPh3)2(PhCCPh)。(2)用两对用两对电子与两个金属成键,电子与两个金属成键,如:如
7、:Co2(CO)6(PhCCPh);(1)用一对用一对电子与金属成键,如:电子与金属成键,如:PtCl2R(ButCCBut);25 1 4 金属环多烯烃化合物金属环多烯烃化合物 1 茂夹心化合物茂夹心化合物 都有颜色,易升华,溶于烃类溶剂,茂环具有芳香性。都有颜色,易升华,溶于烃类溶剂,茂环具有芳香性。典型的例子如二茂铁典型的例子如二茂铁 Fe(C5H5)2,橙黄色,空气中稳橙黄色,空气中稳定。定。固固态态的的二二茂茂铁铁具具有有不不规规则则的的交交错错型型构构象象;在在109 以以下下虽虽近近于于规规则则,仍仍与与重重叠叠构构型型偏偏离离约约 9。气气态态的的二二茂茂铁铁具有重叠型构象。具
8、有重叠型构象。2 苯夹心化合物苯夹心化合物 典型的例子是典型的例子是(C6H6)2Cr。棕黑色,磁矩棕黑色,磁矩0;重叠型夹心结构,二个苯环间距重叠型夹心结构,二个苯环间距为为 323 pm;与与 Fe(C5H5)2 为等电子体,但为等电子体,但 Cr 束缚电子能束缚电子能力差,易被氧化;芳环上的氢比茂环上的氢惰性。力差,易被氧化;芳环上的氢比茂环上的氢惰性。3 其它夹心化合物其它夹心化合物(1)环辛四烯夹心化合物环辛四烯夹心化合物 半径较大的内过渡金属与具有芳香性的阴离子半径较大的内过渡金属与具有芳香性的阴离子 C8H82 形成的夹心型化合物。形成的夹心型化合物。典型的例子是典型的例子是 U
9、(C8H8)2。U(C8H8)2:绿色晶体,磁矩绿色晶体,磁矩 2.43,热稳定性较高,热稳定性较高,对空气敏感;具有完全重叠的夹心结构,芳环间距为对空气敏感;具有完全重叠的夹心结构,芳环间距为 384 pm。(2)其它夹心化合物其它夹心化合物 包括不对称夹心化合物、多层夹心型结构的夹心化合包括不对称夹心化合物、多层夹心型结构的夹心化合物以及混配型夹心化合物等。物以及混配型夹心化合物等。25 2 金属原子簇化学金属原子簇化学 指含有金属金属键的多核化合物。硼烷及其衍生物指含有金属金属键的多核化合物。硼烷及其衍生物因结构特征与金属原子簇相似,也包括于此。因结构特征与金属原子簇相似,也包括于此。2
10、5 2 1 原子簇化合物的概念原子簇化合物的概念 1 簇合物的定义簇合物的定义 指由三个或三个以上有限原子直接键合组成的多面指由三个或三个以上有限原子直接键合组成的多面体或缺顶点多面体骨架为特征的分子或离子。体或缺顶点多面体骨架为特征的分子或离子。陆森黑盐陆森黑盐(KFe4S3(NO)7)是最早的原子簇化合物。是最早的原子簇化合物。2 金属原子簇的主要类型金属原子簇的主要类型 包括四种类型:金属羰基原子簇,金属卤素原子包括四种类型:金属羰基原子簇,金属卤素原子簇,金属硫原子簇以及无配体金属原子簇。簇,金属硫原子簇以及无配体金属原子簇。3 金属原子簇的结构规则金属原子簇的结构规则 通过研究原子簇
11、的结构,总结了多个结构规律,利用通过研究原子簇的结构,总结了多个结构规律,利用它可预测原子簇的结构。它可预测原子簇的结构。这些结构规律包括:十八电子规则,这些结构规律包括:十八电子规则,Wade规则,过渡规则,过渡金属原子簇成键能力规则,拓扑电子计算理论以及金属原子簇成键能力规则,拓扑电子计算理论以及(9NL)规则。规则。每个规则都有其适用对象。每个规则都有其适用对象。25 2 2 金属羰基原子簇金属羰基原子簇 1 金属羰基原子簇的特点金属羰基原子簇的特点 (1)合成方法是热缩合和还原缩合;合成方法是热缩合和还原缩合;(2)MM键长与金属晶体相似;键长与金属晶体相似;(3)核数增加,颜色加深;
12、如组成与结构相似,重金属核数增加,颜色加深;如组成与结构相似,重金属的颜色较浅;的颜色较浅;(4)羰基具有三种配位形式羰基具有三种配位形式:端式、边桥式以及面桥式。端式、边桥式以及面桥式。2 金属羰基原子簇的结构金属羰基原子簇的结构 (1)三核羰基簇三核羰基簇 (2)四核羰基簇四核羰基簇 多为三角形,有例外。多为三角形,有例外。多为四面体结构多为四面体结构。Fe3(CO)12Pt3(CO)62-Ru3(CO)12和和Os3(CO)12 (3)五核和多核羰基簇五核和多核羰基簇 (4)异核羰基簇异核羰基簇 五核羰基簇骨架以三角双锥和四角锥为基础。六核羰五核羰基簇骨架以三角双锥和四角锥为基础。六核羰
13、基簇骨架有八面体结构的基簇骨架有八面体结构的,三角双锥加冠的,三棱柱的以三角双锥加冠的,三棱柱的以及反三棱柱结构的等等。及反三棱柱结构的等等。指有两种或两种以上金属作为骨架的羰基簇。指有两种或两种以上金属作为骨架的羰基簇。Os5(CO)16H2Os5(CO)16Fe5(CO)15C25 2 3 其它金属原子簇的结构其它金属原子簇的结构 1 金属卤素原子簇金属卤素原子簇 主要形成三核和六核簇及其卤离子取代的衍生物。主要形成三核和六核簇及其卤离子取代的衍生物。三核簇具有三角形骨架。三核簇具有三角形骨架。例如:例如:Re3Cl123 Re3Cl123 3 个分子内桥连的个分子内桥连的Cl,6 个个
14、Re3Cl123 单元间桥连的单元间桥连的Cl。3 个端稍型的个端稍型的Cl,六核簇的八面体结构有两种类型。六核簇的八面体结构有两种类型。前者八面体的前者八面体的 12 个棱边上各有一个桥连的个棱边上各有一个桥连的 Cl。后者的后者的 8 个三角形面上各有一个面桥个三角形面上各有一个面桥 Cl。Nb6Cl122+Mo6Cl84+2 金属硫原子簇金属硫原子簇 25 2 4 金属金属多重键化合物金属金属多重键化合物 特点是硫取代部分金属的位置而占据多面体的顶点;特点是硫取代部分金属的位置而占据多面体的顶点;核心部分多具有核心部分多具有 M4S4 类立方烷结构。类立方烷结构。典型的例子:典型的例子:
15、Re2Cl82 ReRe之间的键级为之间的键级为4:1 个个键,键,2 个个键,键,1 个个键。键。具有具有 MM 多重键的化合物磁矩小甚至没有磁性。多重键的化合物磁矩小甚至没有磁性。25 3 非金属原子簇化学非金属原子簇化学25 3 1 硼烷的制备和性质硼烷的制备和性质 主要研究对象是硼烷、碳簇、碳硼烷、金属碳硼烷以主要研究对象是硼烷、碳簇、碳硼烷、金属碳硼烷以及它们的衍生物。及它们的衍生物。1 硼烷的主要制备方法硼烷的主要制备方法 (1)乙硼烷的制备乙硼烷的制备乙硼烷可由乙硼烷可由 NaBH4 制备制备3 NaBH4+4 BF3 2 B2H6+3 NaBF4 2 NaBH4+I2 B2H6
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 无机化学 25 新兴 领域 简介 课件
限制150内