第六章 配位键与配合物
什么是配位键: 什么是配位键:配位键是由中心离子(有空轨道)与配位体 原子(具有孤对电子)之间强有力的作用。 配位键与共价键的异同: 配位键与共价键的异同: 相同点:成键情况都是共用电子对。 不同点:共价键:共用电子对由成键的两个原子共同提供。 共价键: 共价键 配位键: 配位键:共用电子对由成键的一个原子单独提供。
1、实验证实――配合物与简单化合物不同 、实验证实 配合物与简单化合物不同
实验现象
FeSO4 ( NH 4 ) SO4 FeSO4 K [ Fe(CN ) ] 6 4
+SCN-
红色 红色 无红色
[结论]: 结论]: Fe2 +与CN-形成较复杂的离子。 形成较复杂的离子。 它们之间一定存在某种力量(化学力) 它们之间一定存在某种力量(化学力)使之结合在一起
4、配离子及配位化合物 、
1、配离子—由中心离子(有空轨道)与配位体原子(具 有孤对电子)靠配位键结合成较难解离的复杂离子。 [Cu(NH3)4]2+ [Fe(CN)6] 3 - 。 2、配合物—由配离子与外界离子靠离子键(静电引力)结 合成的化合物。 例:[Cu(NH3)4]SO4、K4[Fe(CN)6] [CoCl3(NH3)3] [Cu(NH K ],[CoCl 中性配合物Ni(CO)4
五个五员环) 例:[Zn(EDTA)]2- (五个五员环 五个五员环 CO O CH2 CO—CH2 O N Zn CH2 O N CH2 CO CH2 CH2 O CO
5、螯合物 、 螯合物:具有环状结构的配合物称为螯合物. 螯合物:具有环状结构的配合物称为螯合物 螯合物中的环称为螯环。 螯合物中的环称为螯环。多基配位体 螯环 又称为螯合剂 螯合剂。 又称为螯合剂。中心离子与螯合剂个数之 螯合比。 比称为螯合比 比称为螯合比。 例:[Cu(en)2]2+ 中,螯合比 = 1︰2 ︰ [Zn(EDTA)]2-中,螯合比 = 1︰1 ︰ 螯合物具有特殊的稳定性, 螯合物具有特殊的稳定性,其中又以 五员环、六员环最稳定,环越多越稳定。 五员环、六员环最稳定,环越多越稳定。
7、配离子的稳定性 、 (1)稳定性与配位体有关 ) [Cu(EDTA)]2- > [Cu(en)2]2+ >[Cu(NH3)4]2+ (2)稳定性与配位数有关 )稳定性与配位数有关:
直接与中心离子配位的配位原子的数目叫做中心离子的配 位数. 位数
例: [Cu (NH3)4]SO4 [Cu(en)2]2+ K3 [Fe (CN)6 ] [Zn(EDTA)]2-
O 草酸根: 草酸根
O
‖ ‖
—O—C—C—O—
乙二胺四乙酸(EDTA) 乙二胺四乙酸( ) HOOC—CH2 CH2—COOH N—CH2CH2—N HOOC—CH2 CH2—COOH
多基配位体与中心离子配位后形成的配 多基配位体与中心离子配位后形成的配 合物具有环状结构, 合物具有环状结构,例:[Cu(en)2]2+ H2C—H2N Cu H2C—H2N 两个五员环 NH2—CH2 NH2—CH2
(2)同一中心离子 , 配体半径越大 , 负电荷越高, 配位数越小。 ) 同一中心离子,配体半径越大,负电荷越高,配位数越小。
- + - 例1CN)4]2-。 : :
(3)增大配体浓度 ,利于形成高配位数的配合物, 温度升高, 常 ) 增大配体浓度,利于形成高配位数的配合物,温度升高,
3、配位键(coordinate bond) 、配位键
定义:成键两原子间共用电子对不是由两个原子提供,而只由 其中一方提供所形成的共价键称为配位键 配位键: 配位键 K4[Fe(CN)6] = [Fe←: (CN)6 ]4- + 4K+ M←:NH3 A +∶B = A←∶B(表示为A←B)
[结论]: 结论]:
例3:[Fe(CO)5]不存在配离子(配合分子)。因此没有外界。其 :
中,Fe是中心原子,CO是配位体,配位数为5。
6.3 配合物的命名
常用系统命名法,与一般无机化合物的命名相同:
1. 外界离子的命名
(1)外界离子是一简单负离子 (如Cl-, S2-,OH-等),称为“某化某”; 称为“某化某” (2)外界离子是一个复杂负离子(如SO42-、 外界离子是一个复杂负离子( CO32-等包括配负离子), 等包括配负离子) 则称为“ 酸某” 则称为“某 酸某”; (3)外界离子是H+离子,则在配负离子 外界离子是H 离子, 加酸。 加酸。
2、关于CoCl3·5NH3和CoCl3·6NH3的性质研究实验: 关于CoCl 的性质研究实验: •实验现象: 实验现象:
在两种晶体的水溶液中,加入AgNO3溶液: 两种晶体的水溶液中,加入AgNO
CoCl3·6NH3中的Cl-全部沉淀, 中的Cl CoCl3·5NH3中仅有2/3的Cl-生成AgCl; 中仅有2/3的 生成AgCl; •化合物中NH3含量很高,但其水溶液却呈中性或弱酸 化合物中NH 性。在室温下加入强碱NaOH也无氨气放出; 性。在室温下加入强碱NaOH也无氨气放出; •用碳酸根或磷酸根检验,也检验不出钴离子的存在。
中心离子配位数=配体个数 × 中心离子配位数 配体个数×每个配体中配位原子个数 。 配体个数
+配离子中, +离子的配位数为2× 例:[Cu(en)2]2+配离子中,故Cu2+离子的配位数为 ×2=4。 。
中心离子都具有特征的配位数: 、 、 。少见3、 或 。 中心离子都具有特征的配位数:2、4、6。少见 、5或7。
配位体:能提供狐对电子(一般为P电子原子:F、 Cl、Br、O、S、 N等)。
6.2 配合物的组成
配合物由内界和外界的两部分组成。
内界: 内界:具有复杂结构单元的配离子,表示在方括号内; 外界: 外界:其它部分称为外界。
配合物的内界和外界常以离子键相结合。因此,配合物在水中 ,外界离子可全部解离,而内界离子则基本保持其复杂的稳定 结构单元。 K [Fe (CN) ]
Cu2+ 的配位数为 4 Cu2+ 的配位数为 4 Fe3+ 的配位数是 6 Zn2+的配位数是 6
配位数与配合物空间构型的关系 配位数为2, 例:[Ag(NH3)2]+ 配位数为 , 直线型 H3N——Ag——NH3
[Cu
(NH3)4 ]2+ 配位数为 ,有平面四方型 配位数为4,有平面四方型. H 3N Cu2+ NH3
第六章 配位键和配位化合物
主讲教师:艾华林
主要内容
§6.1 配合物的基本概念 §6.2 配合物的组成 §6.3 配合物的命名 §6.4 配合物的化学键理论 §6.5 配合物的应用
§6.1 配合物的基本概念
引入: 引入:
1、 1704年普鲁士人迪士巴赫最早报导了配合物: 1704年普鲁士人迪士巴赫最早报导了配合物: K4[Fe(CN)6](命名为普鲁士蓝) 2、 1789年法国化学家塔赦特(Tssaert ) 对橙黄盐 1789年法国化学家塔赦特( [Co(NH3)6]Cl3的发现标志对配合物研究开始。 3、1893年瑞士的青年化学家维尔纳(A. Werner)发现 1893年瑞士的青年化学家维尔纳( Werner)发现 钴盐在氯化铵和氨水溶液中转变为CoCl 钴盐在氯化铵和氨水溶液中转变为CoCl3·6NH3,得到两 种配合物晶体,引起了许多化学家的兴趣,创立了配 位学说,使配位化学成为以门独立的学科。
影响配位数的大小的因素: 影响配位数的大小的因素:
(1)同一配体,中心离子的电荷越高,中心离子的半径越大,配 )同一配体,中心离子的电荷越高,中心离子的半径越大, 位数越大; 位数越大;
+ - 例1:[Cu(NH3)2]+和[Cu(NH3)4]2+;例2:[AlF6]3-和[BF4]-。 : :
配位 原子
配位体实例
配位 原子
NH3、RNH2、-NCS、-NO2
N O C
H2
O、OH-、RCOO-、
H2S、SCN-、S2O32-等 F-、Cl-、Br-、I-等
S X
NO2-、ROH、 ROR、CN-、CO等
3. 配位数 .
配体中直接与中心离子(或原子) 配体中直接与中心离子(或原子)结合的配位原子的数 目称为中心离子的配位数。
H3N
NH3
[Zn(NH3)4]2+ 配位数为 ,正四面体 配位数为4,正四面体.
[FeF6]3- 配位数为6,正八面体. 配位数为 ,正八面体
课堂练习
例1:[CoCl(NH3)5]2+
Co3+是中心离子, Cl-离子和NH3是配位体 配位数为6。
例2:K3[Fe(CN)6]中, :
K+为外界, [Fe(CN)6]3-是内界, Fe3+离子是中心离子, CN-是配位体,配位数为6。
2. 配位体 .
是处于中心离子周围并与中心离子(或原子)以配位键结合的含有 孤对电子的负离子或分子。 配体中直接同中心离子 ( 或原子 配体中直接同中心离子(
)结合的原子称为配位原子。
例 :配体NH3 中的N可提供一对孤对电子,故N原子是配位原子。
配位原子通常是电负性较大的ⅤA、ⅥA和ⅦA元素。
配位体实例
[结论]: 结论]:
配离子中: 配离子中:中心离子 配位键 → 配位体原子
离子键 配合物中: 配离子 外界离子 →
5、成键条件: 、成键条件:
成键双方:一方具有空轨道,另一方具有狐对电子。 成键双方:一方具有空轨道,另一方具有狐对电子。
中心原子:具有接纳孤对电子的空轨道(一般为 过渡金属离子:Fe3+、Cu2+,Cu2+, Co3+ , Fe2+, Ag+等 )。
3 6
中 外
[ Co
中心离子
配 位 体
配 位 体 数
(NH3)
配位体
6
] Cl3 外界