【一等奖】全国高校优秀教师教学比赛:《无机化学》配位化合物---一等奖课件.ppt
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1、教学大纲结构主旨课堂拓展当堂检测优 秀 课 件无机化学1 1http:/ 绿色圃中学资源网http:/ 第第9 9章章 配配 位位 化化 合合 物物 第第9章章 配位化合物配位化合物 9.1 基本概念基本概念 9.2 空间结构及几何异构现象空间结构及几何异构现象 9.3 配合物的化学键理论配合物的化学键理论 9.4 配位平衡常数配位平衡常数本章教学内容本章教学内容9.1 基基 本本 概概 念念 9.1.1 配合物的定义配合物的定义 配合物定义:配合物定义:“由可以给出孤对电子或多个不定由可以给出孤对电子或多个不定域电子的一定数目的离子或分子(称为配体)和具有域电子的一定数目的离子或分子(称为配
2、体)和具有接受孤对电子或多个不定域电子的空位的原子或离子接受孤对电子或多个不定域电子的空位的原子或离子按一定的组成和空间构型所形成的化合物。按一定的组成和空间构型所形成的化合物。”配位单元配位单元配位单元配位单元 :由中心原子和配位体以配位键的形式结:由中心原子和配位体以配位键的形式结:由中心原子和配位体以配位键的形式结:由中心原子和配位体以配位键的形式结合而成的具有一定稳定性的复杂离子(或分子)合而成的具有一定稳定性的复杂离子(或分子)合而成的具有一定稳定性的复杂离子(或分子)合而成的具有一定稳定性的复杂离子(或分子)离子:离子:Cu(NH3)42+,PtCl42-,Fe(CN)63-分子分
3、子:Pt(NH3)2Cl4,Co(NH3)3Cl3 含有复杂的阳离子或阴离子且在晶体和溶液中含有复杂的阳离子或阴离子且在晶体和溶液中都有一定稳定性的这类化合物,叫做配位化合物都有一定稳定性的这类化合物,叫做配位化合物 9.1.2 配合物的组成配合物的组成 一般配合物由两部分组成,即内界和外界。一般配合物由两部分组成,即内界和外界。一般配合物由两部分组成,即内界和外界。一般配合物由两部分组成,即内界和外界。(配位化合物的特殊性表现在内界配位化合物的特殊性表现在内界配位化合物的特殊性表现在内界配位化合物的特殊性表现在内界)K4Fe(CN)6外界外界 内界内界(K+)4 Fe(CN)64-中心离子中
4、心离子 配体配体Fe2+(CN-)6配位原子配位原子 配位数配位数 中心原子中心原子-具有空的价轨具有空的价轨道道 金属离子,金属原子,阴离子,高氧化态的非金属原子金属离子,金属原子,阴离子,高氧化态的非金属原子Ni(CO)4和,和,Fe(CO)5,NaCo(CO)4,SiF62-等等 配体配体-能提供孤对电子能提供孤对电子 单齿配体:有单齿配体:有1个配位原子个配位原子 多齿配体:含有多齿配体:含有2个或个或2个以上配位原子个以上配位原子 NH3,CN-,COen:H2NCH2CH2NH2Cu(en)22+:Cu2+的配位数为的配位数为4Co(en)2Cl2+:Co3+的配位数为的配位数为6
5、 常见配位数常见配位数:6、4、2其它:其它:3、5、7、8等等 1 1依据中心原子的数目分类依据中心原子的数目分类依据中心原子的数目分类依据中心原子的数目分类 单核配位化合物单核配位化合物 Co(NH3)2(H2O)2Cl2+,Cu(en)22+等等 多核配位化合物多核配位化合物(H2O)4Fe Fe(H2O)4SO4 OH OH 9.1.3 配合物的类型配合物的类型2 2依据配体分类依据配体分类依据配体分类依据配体分类 简单配位化合物简单配位化合物 螯合物螯合物 H2CNH2 NH2CH2 Cu H2CNH2 NH2CH2单齿配位体形成的配合物。如单齿配位体形成的配合物。如Cu(NH3)4
6、2+等等 由多齿配体与同一个中心原子作用形成的具有由多齿配体与同一个中心原子作用形成的具有螯合环的配离子或配合物称为螯合物螯合环的配离子或配合物称为螯合物 3 3依据配合物的价键特点分类依据配合物的价键特点分类依据配合物的价键特点分类依据配合物的价键特点分类 经典配合物:配合物的形成可用经典价键理论经典配合物:配合物的形成可用经典价键理论 配位键说明,中心原子具有正常的氧化数配位键说明,中心原子具有正常的氧化数 非经典配合物:中心原子一般为低价、零价、非经典配合物:中心原子一般为低价、零价、甚至负价的过渡金属甚至负价的过渡金属 如如 羰基配合物羰基配合物Ni(CO)4和和Fe(CO)5等等 簇
7、状配合物,配合物中存在金属簇状配合物,配合物中存在金属金属键金属键 9.1.4 配合物的命名配合物的命名 自学自学-一定哟!一定哟!配合物分子或离子的空间构型与配位数密切相关配合物分子或离子的空间构型与配位数密切相关例例9.2.1 配合物的空间构型配合物的空间构型直线形直线形 平面正方形平面正方形 四面体四面体 八面体八面体配配 位数位数 2 4 6空空间间构构型型9.2 配合物的空间构型配合物的空间构型例例配位数配位数 3 5 三角形三角形 四方锥四方锥 三角双锥三角双锥空空间间构构型型趋向于使配体之间尽可能离得最远趋向于使配体之间尽可能离得最远 影响因素:配位数,中心原子,配体,环境等影响
8、因素:配位数,中心原子,配体,环境等9.2.2 配合物的几何异构配合物的几何异构 化学组成完全相同,配体围绕中心原子的排列化学组成完全相同,配体围绕中心原子的排列方式或键合方式不同而导致结构不同的现象方式或键合方式不同而导致结构不同的现象 结构异构结构异构-原子之间的键合不同原子之间的键合不同空间异构空间异构-键合相同,空间排布不同键合相同,空间排布不同 配体在中心原子周围排列的相对位置不同所配体在中心原子周围排列的相对位置不同所产生的异构现象,称为配合物的几何异构现象产生的异构现象,称为配合物的几何异构现象 直线、平面三角、四面体直线、平面三角、四面体-无几何异构现象无几何异构现象平面正方形
9、,八面体平面正方形,八面体-出现几何异构现象出现几何异构现象 平面正方形平面正方形平面正方形平面正方形-Pt(NH-Pt(NH3 3)2 2ClCl2 2 -顺顺顺顺式式式式和和和和反反反反式式式式异异异异构构构构体体体体,互互互互称称称称为为为为顺顺顺顺反反反反异异异异构构构构(ciscis transtrans isomerism)isomerism)顺式顺式(cis-)反式反式(trans-)H3N Cl H3N Cl Pt PtH3N Cl Cl NH3顺铂顺铂,抗癌药物抗癌药物 Pt(Cl)(Br)(Py)(NHPt(Cl)(Br)(Py)(NH3 3),有,有,有,有3 3种几异构
10、种几异构种几异构种几异构体体体体 Py Cl Pt H3N Br Py Br Pt H3N Cl Py Cl Pt Br NH3 MaMa4 4b b2 2 型八面体配合物有顺、反型八面体配合物有顺、反型八面体配合物有顺、反型八面体配合物有顺、反2 2种异构体种异构体种异构体种异构体 -Co(NH-Co(NH3 3)4 4ClCl2 2+NH3 H3N Cl Co H3N Cl NH3 Cl H3N NH3 Co H3N NH3 Cl MaMa3 3b b3 3 型八面体配合物有型八面体配合物有型八面体配合物有型八面体配合物有2 2种几何异构体种几何异构体种几何异构体种几何异构体:面式面式面式
11、面式(facfac );经式(经式(经式(经式(mermer )-Rh(Py)-Rh(Py)3 3ClCl3 3 Cl Py Cl Rh Py Py Cl Cl Py Cl Rh Py Cl Py 面式(面式(fac)经式(经式(mer)MaMa2 2b b2 2c c2 2 型八面体配合物有型八面体配合物有型八面体配合物有型八面体配合物有5 5种几何异构体种几何异构体种几何异构体种几何异构体:-PtCl -PtCl2 2(NO(NO2 2)2 2(NH(NH3 3)2 2 NO2 O2N Cl Pt H3N Cl NH3 NO2 Cl NH3 Pt H3N Cl NO2 NO2 NH3 Cl
12、 Pt H3N Cl NO2 NH3 O2N Cl Pt O2N Cl NH3 Cl O2N NH3 Pt O2N NH3 Cl PtNHPtNH3 3ClBr(NOClBr(NO2 2)(en)(en)有有有有6 6种几何异构体种几何异构体种几何异构体种几何异构体 NH3 Cl en Pt Br NO2 NH3 Cl en Pt NO2 Br NO2 Cl en Pt NH3 Br NO2 Br en Pt NH3 Cl NH3 Br en Pt NO2 Cl Br NH3 en Pt NO2 Cl 价键理论价键理论 晶体场理论晶体场理论 分子轨道理论分子轨道理论9.3 配合物的化学键理论配
13、合物的化学键理论 形成体形成体(M):有空轨道有空轨道 配位体配位体(L):有孤对电子有孤对电子 二者形成配位键二者形成配位键ML 形成体形成体(中心离子中心离子)采用杂化轨道成键采用杂化轨道成键 杂化方式决定空间构型杂化方式决定空间构型9.3.1 价价 键键 理理 论论1.1.价键理论的要点价键理论的要点价键理论的要点价键理论的要点 Ag(NH3)2+的空间构型为直线形的空间构型为直线形,=0AgCl2-,CuCl2-4d5s5pAg+sp杂化(1)C.N.=2 的配合物的配合物NH3 NH35p4d5sAg(NH3)2+2.2.杂化轨道与空间几何构型的关系杂化轨道与空间几何构型的关系杂化轨
14、道与空间几何构型的关系杂化轨道与空间几何构型的关系 BeX42-的空间构型为的空间构型为四面体四面体sp3杂化杂化1s2s2p Be2+(2)C.N.=4 的配合物的配合物BF4-,BCl4-,Ni(CO)4X-X-X-X-BeX42-Ni(CN)42-的空间构型为平面正方形的空间构型为平面正方形,=0 NiCl42-的空间构型为四面体的空间构型为四面体,=2.83B.M.Ni2+3d4s4p3d4s4pNiCl42-Cl-Cl-Cl-Cl-dsp2杂化杂化sp3杂化杂化Ni(CN)42-CN-CN-CN-CN-大多数是八面体构型,采取大多数是八面体构型,采取d2sp3或或sp3d2杂化轨道杂
15、化轨道以以(n-1)d轨道参与杂化形成配合物,内轨型配合物轨道参与杂化形成配合物,内轨型配合物(3)C.N.=6 的配合物的配合物d2sp3杂化杂化3d 4s 4pFe3+Fe(CN)63-CN-CN-CN-CN-CN-CN-Fe(CN)63-,=2.4B.M.FeF63-,=5.90 B.M.以以nd轨道参与杂化形成配合物,叫外轨型配合物轨道参与杂化形成配合物,叫外轨型配合物 sp3d2杂化杂化FeF63-F-F-F-F-F-F-Fe3+3d4s4p4d CN NC CN Fe NC CN CN F F F Fe F F F 同一中心离子的内轨型配合物比外轨型配合物稳定同一中心离子的内轨型配
16、合物比外轨型配合物稳定同一中心离子的内轨型配合物比外轨型配合物稳定同一中心离子的内轨型配合物比外轨型配合物稳定Fe(CO)5的空间构型为三角双锥的空间构型为三角双锥,=0dsp3杂化杂化Fe3d4s4pCOCO CO CO COFe(CO)5内轨型配合物内轨型配合物-低自旋低自旋外轨型配合物外轨型配合物-高自旋高自旋 在八面体配合物中,中心离子为在八面体配合物中,中心离子为d4、d5、d6、d7组态的配合物存在高、低自旋之分。组态的配合物存在高、低自旋之分。其它无!其它无!(1)测量配合物的磁矩测量配合物的磁矩 未成对电子数未成对电子数n与磁矩与磁矩的近似关系式的近似关系式 玻尔磁子(玻尔磁子
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