配合物的物理化学性质课件.ppt

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1、配合物的物理化学性质配合物的物理化学性质1第1页，此课件共43页哦5.1 配合物在溶液中的稳定性配合物在溶液中的稳定性p配合物的稳定性包括氧化还原稳定性、热稳定性和在溶配合物的稳定性包括氧化还原稳定性、热稳定性和在溶液中的稳定性液中的稳定性氧化还原稳定性：金属离子得失电子的难易氧化还原稳定性：金属离子得失电子的难易热稳定性：配合物加热后分解为其组分的难易热稳定性：配合物加热后分解为其组分的难易配合物在溶液中的稳定性：配离子在溶液中离解成金属离子和配配合物在溶液中的稳定性：配离子在溶液中离解成金属离子和配体，当离解达平衡时，离解程度的大小，为配合物所特有体，当离解达平衡时，离解程度的大小，为配合

2、物所特有2第2页，此课件共43页哦5.1 配合物在溶液中的稳定性配合物在溶液中的稳定性K1、K2Kn称为称为逐级逐级稳定常数稳定常数配合物在溶液中的稳定性可用稳定常数来表示配合物在溶液中的稳定性可用稳定常数来表示3第3页，此课件共43页哦n称为称为积累积累稳定常数稳定常数Kn或或 n越大，配离子越难离解，配合物越稳定越大，配离子越难离解，配合物越稳定4第4页，此课件共43页哦1.中心原子中心原子 同一元素或同周期元素，电荷越高，半径越小，配同一元素或同周期元素，电荷越高，半径越小，配合物越稳定合物越稳定 影响配合物稳定性的因素影响配合物稳定性的因素5第5页，此课件共43页哦2.配体配体 配体电

3、负性越小，碱性越强，给电子能力越强，配体电负性越小，碱性越强，给电子能力越强，配合物越稳定配合物越稳定如稳定性顺序：如稳定性顺序：6第6页，此课件共43页哦3.3.螯合效应螯合效应（Chelate Effect）影响螯合物稳定性的主要因素：影响螯合物稳定性的主要因素：（1 1）螯环的大小。以五、六元环最稳定。）螯环的大小。以五、六元环最稳定。（2)2)螯环的数目。中心离子相同时，螯环数目越螯环的数目。中心离子相同时，螯环数目越多，螯合物越稳定。多，螯合物越稳定。多齿配体与金属形成含有多元环的配合物称多齿配体与金属形成含有多元环的配合物称为螯合物为螯合物7第7页，此课件共43页哦4.4.软硬酸碱

4、理论软硬酸碱理论(Hard and Soft Acids and Bases,HSAB)HardBorderlineSoftAcids:H+,Li+,Na+,K+,Be2+,Mg2+,Ca2+,Cr2+,Cr3+,Al3+,SO3,BF3 Bases:F-,OH-,H2O,NH3,CO32-,NO3-,O2-,SO42-,PO43-,ClO4-Acids:Fe2+,Co2+,Ni2+,Cu2+Zn2+,Pb2+,SO2,BBr3 Bases:NO2-,O32-,Br-,N3-,N2,SCN-,C6H5NAcids:Cu+,Ag+,Au+,Tl+,Hg+,2+,Pd2+,Pt2+,Cd2+,(B

5、H3),M0 Bases:H-,R-,N-,I-,CO,SCN-,R3P,C6H6,R2S,8第8页，此课件共43页哦硬酸：半径小，正电荷高，极化率低的阳离子，如碱硬酸：半径小，正电荷高，极化率低的阳离子，如碱金属、碱土金属、轻和高价的金属金属、碱土金属、轻和高价的金属软酸：半径大，正电荷低或为零，极化率高的阳离软酸：半径大，正电荷低或为零，极化率高的阳离子，如子，如Cu+,Ag+,Cd2+交界酸：极化率介于硬酸和软酸之间，如交界酸：极化率介于硬酸和软酸之间，如Cu2+,Zn2+,Co2+酸碱的软硬分类酸碱的软硬分类9第9页，此课件共43页哦元素周期表中的软酸三角形元素周期表中的软酸三角形10

6、第10页，此课件共43页哦硬碱：电负性大，不易失去电子，不易变形的原子，如硬碱：电负性大，不易失去电子，不易变形的原子，如F-,Cl-,H2O,NH3软碱：电负性小，易失去电子，易变形的原子，如软碱：电负性小，易失去电子，易变形的原子，如I-,CN-,CO,S2-交界碱：变形性介于硬碱和软碱之间，如交界碱：变形性介于硬碱和软碱之间，如Br-,NO2-,N2,SO32-酸碱的软硬分类酸碱的软硬分类11第11页，此课件共43页哦例：解释如下配位单元的稳定性顺序例：解释如下配位单元的稳定性顺序Hg2+为软酸，为软酸，Al3+为硬酸为硬酸12第12页，此课件共43页哦5.2 分子电子器件分子电子器件-

7、氧化还原活性配合物氧化还原活性配合物 分子电子器件被定义为利用单分子执行信号和信息过程分子电子器件被定义为利用单分子执行信号和信息过程的器件或单分子导线，是一种运用分子和分子结构作为建的器件或单分子导线，是一种运用分子和分子结构作为建构单元来建立电路系统的概念。构单元来建立电路系统的概念。分子之间具有导电和传输能量的能力，如果这一过程分子之间具有导电和传输能量的能力，如果这一过程在某些程度上可以加工和控制，这些分子和分子结构就可在某些程度上可以加工和控制，这些分子和分子结构就可以完成信息过程所要求的任务，成为分子电子器件。以完成信息过程所要求的任务，成为分子电子器件。分子电子器件的应用举例：分

8、子导线、分子开关分子电子器件的应用举例：分子导线、分子开关13第13页，此课件共43页哦两种分子器件示意图两种分子器件示意图14第14页，此课件共43页哦5.2.1 分子导线分子导线1.定义定义 可以沿着分子链的方向传输电荷（电子或可以沿着分子链的方向传输电荷（电子或空穴）的一维线形分子物质空穴）的一维线形分子物质e15第15页，此课件共43页哦16第16页，此课件共43页哦p分子导线的组成部分分子导线的组成部分电子给体：氧化还原终端电子给体：氧化还原终端导电区域：具有共轭导电区域：具有共轭-电子的不饱和有机基团电子的不饱和有机基团电子受体：氧化还原终端电子受体：氧化还原终端17第17页，此课

9、件共43页哦2.特点特点 (1)必须能沿着其长度方向传输电子必须能沿着其长度方向传输电子 (2)容易被氧化或还原容易被氧化或还原 (3)必须必须有绝缘护套来保护电流不会泄露到周有绝缘护套来保护电流不会泄露到周围环境围环境 (4)必须具有合适的和固定的长度必须具有合适的和固定的长度 18第18页，此课件共43页哦5.2.2 分子开关分子开关定义定义：在光、电、磁或化学环境等外部刺激下，能可逆的在光、电、磁或化学环境等外部刺激下，能可逆的改变状态的分子或分子的聚集体改变状态的分子或分子的聚集体 特点特点：具有两种状态具有两种状态-on和和offon状态状态：允许发生完全的电子转移允许发生完全的电子

10、转移off状态状态：电子转移被禁止电子转移被禁止19第19页，此课件共43页哦20第20页，此课件共43页哦21第21页，此课件共43页哦22第22页，此课件共43页哦23第23页，此课件共43页哦磁磁 矩矩 n：未成对电子数：未成对电子数 单位：玻尔磁子单位：玻尔磁子(B.M.)5.3 配合物的磁学性质配合物的磁学性质原子中可以产生磁场的过程：原子中可以产生磁场的过程：核自旋核自旋电子自旋电子自旋电子绕核运动电子绕核运动磁性：物质在磁场中表现出来的性质。磁性：物质在磁场中表现出来的性质。24第24页，此课件共43页哦5.3.1 物质的磁状态物质的磁状态顺磁性顺磁性被磁场吸引被磁场吸引 n 0

11、,0 例：例：O2，NO，NO2抗磁性抗磁性被磁场轻微排斥被磁场轻微排斥 n=0,=0铁磁性铁磁性被磁场强烈吸引被磁场强烈吸引n 0,0 例：例：Fe，Co，Ni，未成对，未成对电子通过铁磁耦合过程而取向一致电子通过铁磁耦合过程而取向一致亚铁磁性亚铁磁性被磁场吸引被磁场吸引 n 0,0，未成对电子在两个，未成对电子在两个自旋相反的方向中的一个方向上比另一个多自旋相反的方向中的一个方向上比另一个多反铁磁性反铁磁性被磁场强烈排斥，自旋相反的电子数目相等被磁场强烈排斥，自旋相反的电子数目相等25第25页，此课件共43页哦5.3.2 与外磁场的相互作用与外磁场的相互作用B=H+4M磁感应强度磁感应强度

12、外磁场强度外磁场强度磁化强度磁化强度B=1+4 V体积磁化率体积磁化率 物质置于磁场中，物质内的磁场将是外磁场和物质本身物质置于磁场中，物质内的磁场将是外磁场和物质本身产生磁场的总和产生磁场的总和为计算和实验方便，该式常记为为计算和实验方便，该式常记为26第26页，此课件共43页哦磁化率是用来描述物质对磁场响应程度的物理量磁化率是用来描述物质对磁场响应程度的物理量 M=VMa/(m3mol-1）=V /(m3kg-1)质量磁化率质量磁化率摩尔磁化率摩尔磁化率 0，顺磁性，磁场会因该物质的存在而加强顺磁性，磁场会因该物质的存在而加强 0，抗磁性，磁场会因该物质的存在而削弱抗磁性，磁场会因该物质的

13、存在而削弱27第27页，此课件共43页哦5.3.3 随温度变化的磁行为随温度变化的磁行为1.随温度升高，顺磁性物质的磁化率下降，符合居里定律或居里随温度升高，顺磁性物质的磁化率下降，符合居里定律或居里-外外斯定律斯定律 =C/T =C/(T-)T铁磁性铁磁性顺磁性顺磁性2.随温度升高，铁磁性和亚铁磁随温度升高，铁磁性和亚铁磁性物质的磁化率也下降，但曲性物质的磁化率也下降，但曲率为负率为负3.随温度升高，反铁磁性物质的磁化率升高随温度升高，反铁磁性物质的磁化率升高28第28页，此课件共43页哦5.4 配合物的光学性质配合物的光学性质辐射辐射非辐射非辐射荧光或磷光荧光或磷光光化学反应光化学反应产物

14、产物放热放热A+热量热量A或或B*+B29第29页，此课件共43页哦常见的几种发光类型常见的几种发光类型发光类型发光类型激发源激发源应用应用光致发光光致发光电致发光电致发光阴极发光阴极发光摩擦发光摩擦发光化学发光化学发光生物发光生物发光X-射线发光射线发光声致发光声致发光热致发光热致发光溶剂发光溶剂发光光子光子电场电场电子流电子流机械能机械能化学反应能化学反应能生物化学反应能生物化学反应能X-射线射线超声波超声波热能热能光子光子等离子体显示器等离子体显示器发光二极管，电致发光显示器发光二极管，电致发光显示器彩色电视机，监测器材彩色电视机，监测器材分析化学分析化学X-射线放大器射线放大器检测器检

15、测器30第30页，此课件共43页哦5.4.1 光致发光光致发光 金属离子发光配合物中的金属离子多为稀土金属离子金属离子发光配合物中的金属离子多为稀土金属离子镧系金属离子分类：镧系金属离子分类：不不发光：发光：La3+,Lu3+,Gd3+弱发光：弱发光：Pr3+,Nd3+,Ho3+,Er3+,Tm3+,Yb3+强发光：强发光：Sm3+,Eu3+,Tb3+,Dy3+稀土离子荧光寿命：稀土离子荧光寿命：ms。Sm(6.26),Eu(9.67),Tb(9.02),Dy(1.85)31第31页，此课件共43页哦稀土配合物的发光机理稀土配合物的发光机理SnTn稀土离子发射能级稀土离子发射能级基态基态激激发

16、发分分子子荧荧光光分分子子磷磷光光稀稀土土荧荧光光配体激发三重态配体激发三重态配体激发单重态配体激发单重态32第32页，此课件共43页哦紫外光转换为可见光紫外光转换为可见光33第33页，此课件共43页哦配合物配合物(Y:Er-Yb)(L)(C2O4)0.5(H2O)2n 的结构及上转换光谱的结构及上转换光谱34第34页，此课件共43页哦051510202530975nm laser2F7/22F5/24F5/24F7/24F3/24G9/24G11/22H9/22H11/24S3/24F9/24I9/24I11/24I13/24I15/2542 nm520 nm653 nm407 nmYbII

17、IErIIIEnergy(103cm-1)上转换发光机理上转换发光机理35第35页，此课件共43页哦铕离子作结构探针铕离子作结构探针5D0最低发射能级在晶体场中不分裂。最低发射能级在晶体场中不分裂。5D0 7F0,7F0 5D0在一种化学环境中只有一个峰在一种化学环境中只有一个峰36第36页，此课件共43页哦 铕铕(III)离子的离子的5D0发射能级的跃迁，一般只分析发射能级的跃迁，一般只分析5D07FJ(J=0 4)的跃迁，对应的发射峰的位置分别在的跃迁，对应的发射峰的位置分别在578582nm,585600nm,605630nm,645670nm,685725nm 铕离子最强的发射跃迁铕离

18、子最强的发射跃迁 5D0 7FJ(J=1,橙色；橙色；J=2,红色红色)二者强度比值可推断对称性高低。二者强度比值可推断对称性高低。37第37页，此课件共43页哦38第38页，此课件共43页哦用作太阳能电池的卟啉、酞菁、叶绿素分子用作太阳能电池的卟啉、酞菁、叶绿素分子39第39页，此课件共43页哦用作太阳能电池的树状分子用作太阳能电池的树状分子40第40页，此课件共43页哦5.4.2 电致发光电致发光p与光致发光没有本质的区别，只是激发的方式不同与光致发光没有本质的区别，只是激发的方式不同p特点特点有良好的光致发光性能有良好的光致发光性能有足够的稳定性，在加工过程中不分解有足够的稳定性，在加工过程中不分解可加工性，一定的成膜性可加工性，一定的成膜性良好的导电性和载流子传输能力良好的导电性和载流子传输能力41第41页，此课件共43页哦42第42页，此课件共43页哦43第43页，此课件共43页哦