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经典课程-_配合物中的化学键理论资料
3.1 价键理论(VB理论)
共价键的本质是由于原子相互接近时轨道重叠( 即波函数叠加),原子间通过共用自旋相反的电 子对使能量降低而成键。
共价键的主要特点是具有饱和性和方向性。
共价键的形成: 键(头碰头) HF的生成
键:p轨道(肩并肩)
价键理论
要点:配合物是通过给予体和接受体的反应而生成的, 给予体原子具有孤对电子, 它给出孤对电子进入作为配合物 中心原子或离子的空轨道, 为了接受这些电子对, 中心原子 的原子轨道首先要进行杂化形成一组新的具有一定方向性和 对称性的等价杂化轨道, 再与配体的给予体轨道重叠形成 配键。
配合物中的化学键理论
本章学习内容
3.1 配位化合物化学键理论概述 3.2 价健理论; 3.3 晶体场理论; 3.4 分子轨道理论
学习目标
总体:理解并掌握配位化合物的化学键理论(包括价键 理论、晶体场理论和分子轨道理论),并利用这些化学键 理论解释配位化合物的结构及性质(应用)。
掌握配合物的价键理论的主要要点及其应用。 重点掌握晶体场理论的基本原理及其具体应用。 理解配合物的分子轨道理论的基本要点及其应用。 了解这些化学键理论的优缺点。
价键理论
晶体场理论 分子轨道理论
价键理论
Sidgwick(1923)和Pauling(1928)提出配位共价模型,考虑了中心原 子和配体的结构,能较好地说明许多配合物的配位数、几何构型、 磁性质和一些反应活性等问题。
这个理论统治了配合物结构这一领域达二十多年,但这个价键理论 只能说明配合物在基态时的性质,而不能说明与激发态有关的性质 (如配合物的各种颜色和光谱),也不能说明同一过渡金属系列中 不同配合物的相对稳定性等等
构型) 4、价键理论优缺点
3.3 晶体场理论(CFT) (重点)
一、晶体场理论的基本要点 二、晶体场中d轨道能级的分裂 三、分裂能和光谱化学序列 四、电子成对能(P)和配合物高低自旋的预言 五、晶体场稳定化能(CFSE) 六、晶体场理论的应用 七、晶体场理论的优缺点
3.4 分子轨道理论(MO)
学习重点:价键理论和晶体场理论及其应用。
配合物的价键理论:要求掌握中心离子(原子)空轨道的杂化方式与配离子 的空间几何构型之间的对应关系,并利用配合物的磁性判断外轨型和内轨型 配合物,从而推断杂化方式。
配合物的晶体场理论:要求掌握d轨道在正八面体场、四面体场,正方形场 中的分裂情况、中心离子(原子)的d电子在分裂的d轨道中重新排列的方式; 掌握通过八面体场晶体场稳定化能的计算判断配离子稳定性的方法;晶体场 理论在配位化学中的应用。
分子轨道理论
分子轨道理论最初由R.S.Mulliken和F.Fund等提出,用于说明双 原子分子和芳香烃的结构。1935年Van Vleck首先用分子轨道理论方 法来处理配合物的化学键问题,遵循成键三原则:能量近似、最大重 叠和对称性匹配原则。在理论上比晶体场理论等方法更为严谨,所得 的结果常用来补充晶体场理论的不足。
(2)当配位体接近中心离子时,为了增加成键能力,中心离子 (或原子)M 用能量相近的空轨道(如第一过渡系金属3d,4s, 4p, 4d)杂化,配位体L 的孤电子对填到中心离子(或原子)已杂 化的空轨道中形成配离子。
配离子的空间结构、配位数及稳定性等主论的核心:
2p 2s
激发
2p 2s
杂化
sp杂化
Be:1s22s2
sp2杂化:
sp3杂化:
NH3分子的结构
立体三角锥
内轨型配合物和外轨型配合物
中心离子利用哪些空轨道进行杂化,这既和中心离 子的电子层结构有关,又和配位体中配位原子的电负性 有关。对过渡金属离子来说,原属内层的(n-1)d 轨道 尚未填满,而外层的ns, np, nd 是空轨道。它们有两种利 用空轨道进行杂化的方式:
配合物的配位数就是中心原子在成键时动用的空轨道数。
1、主要观点:
(1)中心离子(或原子)M 必须具有空轨道,以接纳配位体授 予的孤电子对,形成σ配位共价键(M←L),简称σ配键。
例如在[Co(NH3)6]3+中是Co3+(d6)的空轨道接受 :NH3分子中 N 原子提供的孤电子对形成Co←NH3 配位键,得到了稳定的六氨 合钴配离子。
3.1 配位化合物化学键理论概述
配合物的化学键理论,主要研究中心原子和配体之间结合力的 本性,并用来说明配合物的物理和化学性质,如配位数、几何 构型、磁学性质、光学性质、热力学稳定性和动力学反应性等 等。
价键理论 晶体场理论 分子轨道理论
3.2 价键理论(VBT)
1、主要观点 (核心) 2、杂化轨道(内轨型配合物和外轨型配合物) 3、配合物的分子构型 (杂化轨道的类型决定了与分子的
晶体场理论
在H.Bethe(1929)和Van Vleck(1923)等人的工作基础上发展起来。 考虑了中心原子的电子结构,但仍将配体看作是点电荷或偶极子,即 考虑了中心原子被引进配体中去后,中心原子的结构受到配体的静电 场的影响而发生的变化。
晶体场理论没有考虑中心原子和配体的电子轨道的重叠。因此, 用它来说明中心原子和配体的轨道重叠得很少的配合物是比较成功的, 但对于重叠得较多的配合物,晶体场理论只能看作是粗糙的近似。另 外,晶体场理论仍不能用于特殊低价和特殊高价的配合物,也不能用 于羰基配合物、夹心配合物及烯烃配合物。
中心原子可利用的空轨道必须先进行杂化形成能量 相同的杂化轨道后才能与配体作用形成配位键。
2、杂化轨道 (Hybrid Obital)
在同一个原子中能量相近的不同类型(s, p, d, )的几个 原子轨道波函数可以相互叠加而组成同等数目的能量完全相 同的杂化轨道。
sp杂化轨道 : BeF2 的立体结构为线性
1、分子轨道理论(MO)要点 2. 原子轨道线性组合的原则 3. 分子轨道中的电子排布 4. 键级——键的牢固程度。 5. 分子轨道能级图及其应用 6、晶体场理论与分子轨道理论的比较 7、价键理论和分子轨道理论的比较
配合物的化学键理论
配合物的化学键理论,主要研究中心原子 和配体之间结合力的本性,并用来说明配合物 的物理和化学性质,如配位数、几何构型、磁 学性质、光学性质、热力学稳定性和动力学反 应性等等。