第九章 配位化合物
K4[Fe(CN)6] H2[PtCl6] [Co(NH3)2(en)2]Cl3 Fe(CO)5 [Co(NO2)3(NH3)3] [Co(NCS)(NH3)5]Cl2
硫酸四氨合铜(II)
六氰合铁(III)酸钾 六氯合铂(IV)酸
三氯化二氨. 二乙二胺合钴(III)
五羰基铁(0) 三硝基. 三氨合钴(III) 氯化一异硫氰酸根. 五氨合钴 (III)
单基:配位数 = 配位原子数
多基:配位数=配体数×配位原子数目,如 [Cu(en)2]2+中Cu2+的配位数为2×2=4
NH2 H2C H2 N CH2 CH2 N H2 N H2
Cu2+
H2C
CaY2-中Ca2+的配位数为1×6 = 6
影响配位数的因素有: a. 中心离子电荷越多,配位数越大。
根据分子轨道理论,计算下列分子或离子的
键级,排列其稳定性大小的顺序。
N22+ N2+
N2
*2p *2p 2p 2p
N22-
N2*2p *2p 2p 2p 2s *2s 2s
N2
2 p 2s
*2s
2 p 2s
2p
2p
2s
2s 1s
1s *1s 1s
O2
1s
*1s 1s
1s
D、阴离子
KI3中I-
2) 配位体--配合物中与中心离子结合的阴离子或分子
单基配体——只含一个配位原子的配体 (unidentate ligand ) F-、NH3、Cl-、CN-、OH-、SCN-、NCS-
NO2-
、 ONO- 、
S2O32-
多基配体——含2个或2个以上配位原子的配体 (multidentate ligand )
同类配体(无机或有机类)按配位原子元素符号的英
文字母顺序排列。 [Co(NH3)5H2O]Cl3 三氯化五氨· 一水合钴(III) 同类配体同一配位原子时,将含较少原子数的配体排 在前面。 [Pt(NO2)(NH3)(NH2OH)(Py)]Cl
氯化硝基· 羟氨· 氨· 吡啶合铂(II)
[Cu(NH3)4]SO4
外轨型和内轨型配离子的形成
ns、np、nd 杂化成键
外轨型 内轨型
(n-1)d、ns、np 杂化成键
二、 配离子的形成和空间构型
外轨型:a.内层d轨道全充满,只能形 成外轨型配合物 Zn(NH3)42+
Zn(NH3)42+ Zn2+ 3d10
sp3杂化
正四面体构型
NH3 NH3 NH3 NH3
空间构型
n 磁性
直线型
0 抗磁
正方形
1 顺磁
正八面体
5 顺磁
*内轨型配合物与外轨型配合物的区别
1.中心离子 价电子层结构 2.成键轨道 3.磁矩 4.配位体 5.稳定性 6.实例 内轨型 发生改变(一般) 电子重排或电子激发 (n-1)d ns np 原子轨道) dsp2,(杂化轨道) 低自旋,低磁矩 CN-、CO或NH3 (强场配体) 稳定,Kf大 Co(CN) 64- Fe(CN)63Cu(NH3)42+ Cr(NH3)63+ 外轨型 未改变 电子不重排,不激发
配位化合物的命名 配位化合物的命名与无机化合物命名相同. 配离子是正离子,则为×化配离子或×酸配离子. 配离子是负离子,则为配离子酸×. 例如:
硫酸四氨合铜(II)
六氟合铝(III)酸钾
配位化合物内界的命名
配位数—配位体名称—―合”—中心离子 名称—电荷数(罗马数字) 配位体列出顺序与命名顺序一致 先阴离子,后中性分子; 先NH3,后H2O 先无机配体,后有机配体; 先简单配体,后复杂配体。
2 3
c( Ag ( NH ) ) K c( Ag ) c ( NH )
s 2 3
稳定常数 稳定常数Ks:表示配离子在溶液中的稳定性 的大小。
稳定常数
配位反应是逐级进行的,每一级都有 相应的Ks。 例:Ag++NH3 Ag(NH3)+ Ks1
Ag(NH3)++NH3 Ag(NH3)2+ Ks2
3. 外轨型和内轨型配离子的某些性质差异 1). 2). 稳定性 磁性
一般,内轨型配离子比外轨型稳定 =[n(n+2)]1/2
n=0 逆磁性 n≠0
(B)
顺磁性
成单电子数多 → 高自旋体 成单电子数少 → 低自旋体
例题
配离子 杂化类型 配离子类型 Ag(CN)2sp 外轨 Cu(CN)42dsp2 内轨 FeF63d2sp3 外轨
ns np,ns np nd(原子轨道)sp, sp2,sp3,sp3d2(杂化轨道)
高自旋,高磁矩 OH-、F-、H2O或NH3 (弱场配体) 较稳定,Kf较小 Co(NH3)42+ FeF63Zn(NH3)42+ Co(SCN)42-
第三节 配位平衡
Ag + 2 NH3
+
配位 离解
Ag(NH3)2+
–
sp sp2 sp3 dsp2 dsp3
HgI3–
Zn(NH3)42+ Cd(CN)42– Ni(CN)42– Ni(CN)53– Fe(CO)5 SiF62PtCl64-
5
6 6
四方锥
八面体
d4 s
Sp3d2 d2sp3
TiF52–
FeF63– AlF63Fe (CN)63
–
Co(NH3)6
中心离子价电子层结构是影响外轨型或内轨 型配离子形成的主要因素 (1)中心离子内层d 轨道已经全满,只能 形成外轨型 (2)中心离子本身具有空的内层d轨道,一 般倾向于形成内轨型配离子 (3)若中心离子内层d轨道未完全充满,则 既可形成外轨型配离子,又可形成内轨型配 离子,这时配体成为主要因素: F -、H2O、OH - →外轨型 CO、CN - →内轨型
3d10 sp3杂化轨道
4s0
4p0
与4个NH3成键
Zn(NH3)42+ 外轨型
b.中心离子内层d轨道未充满,但配体
(F-,H2O,OH-)的配位原子电负性大,吸
引电子能力强,对中心离子内层d电子排
斥作用小,不易使其电子重排,只能与
外层轨道成键. Fe(H2O)6
3+
Fe(H2O)63+ Fe3+ 3d5
乙二胺(en) (两个配位原子) 乙二酸根(草酸根) (两个配位原子) 二基:C2O42en -O—CO—CO—ONH2—CH2—CH2—NH2
H2 C H2C
乙二胺四乙酸根(简称 EDTA ,或 Y4-) (六个配位原子)
H2 C
CH2
C H2
C H2
3)配位数— 直接与中心离子结合的配位原子总数
配位化合物的组成:
配位原子
[Cu(NH3)4]SO4
中心离子配位体
配位数
NH3.H2O
内界
外界
Cu(NH3)42+
配位化合物
Cu2+
1)中心离子
A、过渡元素金属离子 Fe3+、Co3+、Ag+等 B、主族阳离子Al3+、Ca2+、Mg2+等
C、非金属原子SiF62- 、BF4金属原子Ni(CO)4 Fe(CO)5
配离子总的稳定常数等于各级稳定常 数之积。
Ks=Ks1×Ks2 累积稳定常数β
配位平衡的移动
1.配位平衡与酸碱平衡 以NH3 或其它弱碱为配体的配离子在酸性溶液中, 配体会结合H+ 生成弱酸,从而降低配体浓度,
使配位平衡向着离解的方向移动,配离子稳定性
减小。这一现象称为配体的酸效应。
水解效应、螯合效应等
• 配合物的中心原子大多是过渡金属离 子,它们在水溶液中往往会发生水解。 溶液的碱性愈强,愈有利于水解的进 行。这种因金属离子与溶液中OH-结合 而使配离子离解的作用称为水解效应。 如 FeF63-+ 3OH-= 6F-+Fe(OH)3↓
软硬酸碱理论 电子层数少,半径小,不易变形—硬碱 外层电子少,半径小,有效核电荷大,电荷高, 不易变形—硬酸 P224
d2sp3杂化 正八面体构型
Cl- Cl- Cl- H2O H2O H2O
3d3 d2sp3杂化轨道
4s0
4p0
与3个Cl-、 3个H2O成键
[CrCl3(H2O)3] 内轨型
中心离子内层d电子在配体影响下激发,空出内层轨道 杂化成键,形成内轨型离子。
Cu(NH3)42+
Cu2+ 3d94s04p0
b. 中心离子半径越大,配位数越大。
c. 配体电荷少、体积小时,配位数就大。 d. 配体浓度越大,温度越低,配位数越大。
配离子电荷
配离子电荷是中心离子电荷和各配体电 荷的代数和。 例:[Pt(NH3)4Cl2]Cl2 配离子电荷= +4+0+(-1)×2=+2 配离子电荷与外界离子电荷数相等,符 号相反。
配合平衡与沉淀平衡
AgCl==Ag++Cl+ 2NH3 || Ag(NH3)2+ 总反应: AgCl+ 2NH3==Ag(NH3)2++Cl-
竞争平衡常数K
c( Ag ( NH ) ) c(Cl ) K c( NH )
2 3 2 3
K K
s
sp
例:将AgCl 溶入6.0mol· L-1的氨水中,求 (1)AgCl的溶解度为多少?溶液中[Ag+ ]等
本章学习重点: