无机化学第十一章配合物结构幻灯片.ppt
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1、无机化学第十一章配合物结构第1页,共43页,编辑于2022年,星期六第十一章第十一章 配合物结构配合物结构11.3 配合物的价键理论配合物的价键理论本章要求与作业本章要求与作业11.2 配合物的异构现象和立体结构配合物的异构现象和立体结构11.4 配合物的晶体场理论配合物的晶体场理论11.1 配合物的基本概念配合物的基本概念第2页,共43页,编辑于2022年,星期六 对于对于CuSO4,天蓝色天蓝色是水合铜离子是水合铜离子Cu(H2O)42+产生的颜产生的颜色。向色。向CuSO4溶液滴加过量氨水,溶液滴加过量氨水,深蓝色深蓝色都是都是Cu(NH3)42+产产生的颜色。生的颜色。取少量硫酸四氨合
2、铜晶体用水溶解后滴加过量浓盐酸,得到取少量硫酸四氨合铜晶体用水溶解后滴加过量浓盐酸,得到黄色透明溶液,黄色透明溶液,其中存在其中存在 CuCl42-。它也能在晶体里存在。它也能在晶体里存在。像像Cu(H2O)42+、Cu(NH3)42+、CuCl42-这样的这样的由金属由金属原子(离子)与中性分子或者阴离子结合形成的复杂离子原子(离子)与中性分子或者阴离子结合形成的复杂离子叫做配离子叫做配离子(络离子络离子),其中的金属原子(离子)是配离子,其中的金属原子(离子)是配离子形成体或形成体或中心原子,中心原子,其中的其中的H2O、NH3、Cl-等叫做等叫做配体。配体。11.1 配合物的基本概念配合
3、物的基本概念11.1.1 配合物的定义配合物的定义第3页,共43页,编辑于2022年,星期六 配离子的中心原子配离子的中心原子一般为过渡金属一般为过渡金属,特别是铁系、铂系、,特别是铁系、铂系、第第IB、IIB族元素。族元素。配体为水、氨等中性分子或卤离子、拟卤离子配体为水、氨等中性分子或卤离子、拟卤离子(CN-等等)、羟离子、羟离子(OH-)、酸根离子等离子。、酸根离子等离子。中心离子与配体通过中心离子与配体通过配位键结合在一起,一般是中配位键结合在一起,一般是中心原子接受配体中的某原子的孤对电子形成的。心原子接受配体中的某原子的孤对电子形成的。中心原中心原子周围的子周围的配位原子的个数配位
4、原子的个数叫做叫做配位数。配位数。第4页,共43页,编辑于2022年,星期六 配合物是配合物是具有空的价层轨道的原子或离子具有空的价层轨道的原子或离子(统称中心原统称中心原子子)和和一组能够给予孤对电子或一组能够给予孤对电子或一组能够给予孤对电子或一组能够给予孤对电子或电子的分子或离子电子的分子或离子(统称配统称配体体)以配位键结合以配位键结合而形成的具有一定稳定性和空间结构的化合而形成的具有一定稳定性和空间结构的化合物。物。配合物不一定是离子,也可以是中性分子。配合物不一定是离子,也可以是中性分子。配体中只有一个配位原子叫配体中只有一个配位原子叫单齿配体单齿配体,有多个配位原子,有多个配位原
5、子的叫的叫多齿配体多齿配体(又分又分双齿双齿、三齿、四齿等等、三齿、四齿等等)。由多齿配体形。由多齿配体形成的配合物又被形象地叫做成的配合物又被形象地叫做螯合物螯合物。第5页,共43页,编辑于2022年,星期六丙氨酸铜丙氨酸铜 第6页,共43页,编辑于2022年,星期六11.1.2 复盐与配合物复盐与配合物 复盐、水合物和氨合物不一定是配合物,复盐、水合物和氨合物不一定是配合物,关键要看在关键要看在水溶液中或其晶体中是否存在配离子水溶液中或其晶体中是否存在配离子。如:。如:2KCl PtCl2存在存在PtCl42-是配合物,而光卤石是配合物,而光卤石KCl MgCl26H2O不是配合物不是配合
6、物 CrCl3 6NH3 存在存在Cr(NH3)6 3+或或Cr(NH3)5Cl 2+是配是配合物合物,而而CaCl2 8NH3不是配合物。不是配合物。复盐,又称重盐,是由两种或两种以上的同种晶型的复盐,又称重盐,是由两种或两种以上的同种晶型的简单盐类所组成的化合物。简单盐类所组成的化合物。第7页,共43页,编辑于2022年,星期六11.1.3 配合物的命名配合物的命名 (1)(1)从右到左从右到左从右到左从右到左 SCN 硫氰化硫氰化 Cl2 二氯化二氯化 SO4 硫酸硫酸 K2 酸钾酸钾 H2 酸酸 2-配离子配离子 (2)内界内界 命名顺序命名顺序:配体数目配体数目(一、二、三等一、二、
7、三等)配体名称配体名称合合中心离子中心离子名称名称(氧化态氧化态、等等)第8页,共43页,编辑于2022年,星期六 Co(NH3)6 Cl3 三氯化三氯化六氨合钴六氨合钴()Cu(en)2SO4 硫酸硫酸二乙二胺二乙二胺合铜合铜()H2SiF6 六氟合硅六氟合硅()酸酸 Cu(H2O)42+四水合铜四水合铜()配离子配离子 (3)(3)多种配体共存时排列顺序多种配体共存时排列顺序 先无机配体,后有机配体;先无机配体,后有机配体;PtCl2(Ph3P)2 二氯二氯二(三苯基膦)合铂(二(三苯基膦)合铂()先阴离子配体,后阳离子和中性配体;先阴离子配体,后阳离子和中性配体;KPtCl3NH3 三氯
8、三氯氨合铂(氨合铂()酸钾)酸钾 配体数目配体数目(一、二、三等一、二、三等)配体名称配体名称合合中心离子中心离子名称名称(氧化态氧化态、等等)第9页,共43页,编辑于2022年,星期六同类配体,按同类配体,按配位原子配位原子元素符号的字母顺序排列:元素符号的字母顺序排列:Co(NH3)5H2OCl3 三氯化五氨三氯化五氨水合钴水合钴()同类配体而且配位原子相同时,则将含较少原子数的配体同类配体而且配位原子相同时,则将含较少原子数的配体排在前面,较多原子数配体列后。排在前面,较多原子数配体列后。Pt NO2 NH3 NH2 OH(py)Cl 氯化硝基氯化硝基氨氨羟胺羟胺吡啶合铂(吡啶合铂()第
9、10页,共43页,编辑于2022年,星期六 若若均相同,按配体中另一原子的元素符号均相同,按配体中另一原子的元素符号字母排列顺序字母排列顺序,NH2-NO2-同一配体,配位原子不同,按配位原子元素符号同一配体,配位原子不同,按配位原子元素符号字母排列,如字母排列,如:*NCS-(异硫氰根异硫氰根)*SCN-(硫氰根硫氰根)*NO2-(硝基硝基)*ONO-(亚硝酸根亚硝酸根)(4)复杂的配合物复杂的配合物复杂的配合物复杂的配合物,用化学式代替名称更好。用化学式代替名称更好。第11页,共43页,编辑于2022年,星期六 配合物的配合物的异构现象异构现象是配合物的重要性质之一。异构现象是配合物的重要
10、性质之一。异构现象是由配位键的刚性和方向性决定的。是由配位键的刚性和方向性决定的。具有相同化学组成和不同结构的分子和离子互称具有相同化学组成和不同结构的分子和离子互称异构体异构体 所谓所谓异构现象异构现象异构现象异构现象是指是指:配合物化学组成相同,但原子间连配合物化学组成相同,但原子间连接方式或空间排列方式不同而引起的结构和性质不同的现象。接方式或空间排列方式不同而引起的结构和性质不同的现象。配合物的异构现象配合物的异构现象构造异构构造异构现象现象立体异构立体异构现象现象11.2 配合物的异构现象和立体结构配合物的异构现象和立体结构第12页,共43页,编辑于2022年,星期六11.2.1 构
11、造异构构造异构1 1 1 1)溶剂异构)溶剂异构)溶剂异构)溶剂异构 溶溶剂剂分分子子在在配配合合物物内内外外界界分分布布不不同同而而引引起起的的异异构构现现象象叫叫溶剂异构溶剂异构溶剂异构溶剂异构。溶剂为水,则叫水合异构。溶剂为水,则叫水合异构。溶剂为水,则叫水合异构。溶剂为水,则叫水合异构。例如例如:Cr(H2O)6Cl3、Cr(H2O)5ClCl2H2O 和和 Cr(H2O)4 Cl2Cl2H2O2 2 2 2)键合异构)键合异构)键合异构)键合异构 多多原原子子配配体体分分别别以以不不同同种种配配位位原原子子与与中中心心原原子子键键合合的现象称为的现象称为键合异构键合异构键合异构键合异
12、构。例如:。例如:Co(Co(NO2 2)(NH3)5 5 2+与与与与Co(ONO)(NHNO)(NH3 3)5 52+;Cr(Cr(S SCN)(H2 2O)5 2+与与与与Cr(NCS)(H2O)O)5 2+2+;构构构构造造造造异异异异构构构构(structural isomerism)是是由由原原子子间间连连接接方方式式不同引起的异构现象不同引起的异构现象。第13页,共43页,编辑于2022年,星期六11.2.2 几何异构几何异构立体异构立体异构几何异构几何异构对映异构对映异构 顺反异构:平面四边形和八面体的配合物中配位体不止一种顺反异构:平面四边形和八面体的配合物中配位体不止一种顺
13、反异构:平面四边形和八面体的配合物中配位体不止一种顺反异构:平面四边形和八面体的配合物中配位体不止一种时,相同配体处于对位(时,相同配体处于对位(时,相同配体处于对位(时,相同配体处于对位(180180)则为)则为)则为)则为“反式反式反式反式”,相同配体处于,相同配体处于,相同配体处于,相同配体处于邻位(邻位(邻位(邻位(90)则为)则为)则为)则为“顺式顺式顺式顺式”。(。(。(。(p339)组成为组成为组成为组成为MX2 2Y Y2 2、MX2YZYZ的平面四边形和组成为的平面四边形和组成为的平面四边形和组成为的平面四边形和组成为 MXMX4Y2、MX4 4YZYZ、M(XX)2 2YZ
14、YZ、M(XX)M(XX)2Y Y2、MABCDXMABCDX2 2 的八面体配合物有顺反异构体。的八面体配合物有顺反异构体。立立体体异异构构(stereo isomerism)是是原原子子间间连连接接方方式式相相同同但但空空间排列方式不同的异构。间排列方式不同的异构。第14页,共43页,编辑于2022年,星期六ClPtClNH3NH3 四面体构型四面体构型不可能有几何异构体不可能有几何异构体顺式顺式 cis-cis-ClPtNH3ClNH3ClPtNH3H3NCl trans-trans-反式反式二氨二氯合铂的可能构型二氨二氯合铂的可能构型第15页,共43页,编辑于2022年,星期六两种不同
15、的二氨二氯合铂异构体的不同的化学性质两种不同的二氨二氯合铂异构体的不同的化学性质 顺反异构体的物理性质、化学性质或生物活性往往差别很顺反异构体的物理性质、化学性质或生物活性往往差别很顺反异构体的物理性质、化学性质或生物活性往往差别很顺反异构体的物理性质、化学性质或生物活性往往差别很大,如:大,如:大,如:大,如:顺式,棕黄色,有极性,有抗癌活性,顺式,棕黄色,有极性,有抗癌活性,水中溶解度为水中溶解度为0.2577g/100g,水解后能与水解后能与草酸反应草酸反应.反式,淡黄色,无极性,无抗癌活性,反式,淡黄色,无极性,无抗癌活性,水中溶解度为水中溶解度为0.0366g/100g,水解后不水解
16、后不能与草酸反应能与草酸反应.第16页,共43页,编辑于2022年,星期六对映异构对映异构又称旋光异构或光学异构又称旋光异构或光学异构11.2.3 对映异构对映异构 一一一一个个个个分分分分子子子子(离离子子)与与其其镜镜像像不不能能重重合合,则则该该分分子子与与其其镜镜像像分分子子互互成成对对映映异异构构体体(或或或或旋旋光光异异构构体体,或或光光学学异异构构体体,或或手手手手性性性性异异异异构构构构体体体体),它它它它们们们们的的的的一一一一般般般般物物物物理理理理性性性性质质质质和和和和化化化化学学学学性性性性质质质质均均均均相相相相同同同同,只只是是对对平平面面偏偏振振光光的的旋旋转转
17、方方向向不不同同,一一一一个个个个使使使使平平平平面面面面偏偏偏偏振振振振光光光光左左左左旋旋旋旋(叫叫左左旋旋体体,用用“l l l l”表表示示),另另另另一一一一个个个个则则则则使使使使平平平平面面面面偏偏偏偏振振振振光光光光右右右右旋旋旋旋相相相相同同同同角角角角度度度度(叫右旋体,用叫右旋体,用“d d”表示表示)。第17页,共43页,编辑于2022年,星期六 一一般般若若分分子子无无“对对称称面面”或或“反反演演中中心心”,则则有有对映异构体对映异构体。MabcdMabcd四面体分子有对映体;四面体分子有对映体;四面体分子有对映体;四面体分子有对映体;平面正方形配合物某配体中含有手
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