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第11章 配位化合物

1第 11 章 配位化合物2配位化合物的发展史19世纪末期,德国化学家发现一系列令人难以回答的问题,氯化钴跟氨结合,会生成颜色各异、化学性质不同的物质。

经分析它们的分子式分别是CoCl 3∙6NH 3、CoCl 3∙5NH 3、CoCl 3∙5NH 3∙H 2O 、CoCl 3∙4NH 3。

同是氯化钴,但它的性质不同,颜色也不一样。

为了解释上述情况,化学家曾提出各种假说,但都未能成功。

直到1893年,瑞士化学家维尔纳(A .Werner )发表的一篇研究分子加合物的论文,提出配位理论和内界、外界的概念,标志着配位化学的建立,并因此获得诺贝尔化学奖。

311-1 配位化合物的基本概念11-2 配位化合物的价键理论 11-3 配位化合物的晶体场理论 11-4 配位化合物的稳定性411-1 配位化合物的基本概念 11-1-1 配位化合物1. 配位化合物定义由中心原子(或离子)和几个配体分子(或离子)以配位键相结合而形成的复杂分子或离子,通常称为配位单元,含有配位单元的化合物称为配位化合物。

配位阳离子: [Co ( NH 3 )6 ]3+ 和 [Cu ( NH 3 )4 ]2+ 配位阴离子: [Cr(CN)6]3- 和 [Co(SCN)4]2-中性配合物分子:Ni(CO)4 和Cu(NH 2CH 2COO)252. 配合物组成配体个数配体个数63. 中心原子(离子): 也称为配位化合物的形成体。

4. 配位体与中心离子结合的含孤电子对的离子或分子。

中性分子配体 :H 2O 、NH 3等 阴离子配体 :Cl -、CN -等直接同中心离子相连接的原子称为配位原子。

结构特点:离子或原子外层具有空轨道。

配位原子的结构特点:有孤对电子或多个不定域电子。

75 配位数在配位个体中与一个中心离子(原子)成键的配位原子的总数称为该形成体的配位数。

例如[Cu(NH 3)4]2+中,Cu 2+的配位数为4; [CoCl 3(NH 3)3]中Co 3+的配位数为6。

目前已知形成体的配位数有1到14,其中最常见的配位数为6和4。

由单齿配体形成的配合物,中心离子的配位数等于配体的数目;若配体是多齿的,那么配体的数目不等于中心离子的配位数。

例如,[Cu(en)2]2+中的乙二胺(en)(H 2N-CH 2-CH 2-NH 2)是双齿配体,即每1个en 有2个N 原子与中心离子Cu 2+配位,在此,Cu 2+的配位数是4而不是2。

8增大配体浓度,配位数提高,例如SCN -与Fe 3+可形成1-6的配位数。

温度升高,配位数减小。

中心离子半径越大,配位数越大。

如AlF 63-和BF 4-。

配体半径越大,配位数越小。

如AlF 63-、AlCl 4-、AlBr 4-。

中心离子电荷越高,配位数越大,如PtCl 62-、PtCl 42-;配体负电荷越高,配位数越小,如SiF 62-和SiO 44-。

一定外界条件下,中心离子有特征配位数。

配位数取决于中心离子和配位体的性质(电荷、体积、结构)和形成条件(浓度和温度)96 配离子的电荷中心离子(原子)和配体电荷的代数和即为配离子的电荷。

例如,K 3[Fe(CN)6]中配离子的电荷数可根据Fe 3+和6个CN -电荷的代数和判定为-3,也可根据配合物的外界离子(3个K +)电荷数判定[Fe(CN)6]3-的电荷数为-3。

107. 多基配体和螯合物单基配体(单齿配体) :只有一个配位原子的配体(NH 3,H 2O );双基配体(双齿配体):含有二个配位原子的配体 (C 2O 42- ,en)等;多基配体(多齿配体):含有多个配位原子的配体 (edta)。

11常见的多齿配体:乙二胺四乙酸(edta )HOOCH 2CCH 2COOH NCH 2-CH 2NHOOCH 2CCH 2COOHCI2D00013.jpg12练习:指出下列各配合物中配位单元、中心离子、配位体、配位数及配位原子。

(1)K 2[Cu(CN)4]; (2)[Co(NH 3)(en)2Cl]Cl 2;(3)K 2Na[Co(ONO)6]; (4)K 2[Pt(NH 3)2(OH)2Cl 2]; (5)NH 4[Cr(SCN)4(NH 3)2];(6)Na[Al(OH)4];(7) [Fe(OH)2(H 2O)4](OH);13配位单元中心离子 配位体 配位数 配位原子 (1) [Cu(CN)4]2-Cu 2+ CN -4 C (2) [Co(NH 3)(en)2Cl]2+ Co 3+ NH 3,en,Cl - 6 N,N,Cl (3) [Co(ONO)6]3- Co 3+ONO - 6 O (4)[Pt(NH 3)2(OH)2Cl 2]2- Pt 2+NH 3,OH -,Cl -6 N,O,Cl (5) [Cr(SCN)4(NH 3)2]- Cr 3+ SCN -,NH 3 6 S,N (6) [Al(OH)4]-Al 3+ OH - 4 O (7) [Fe(OH)2(H 2O)4]+Fe 3+OH -,H 2O6O,O(1)K 2[Cu(CN)4];(2)[Co(NH 3)(en)2Cl]Cl 2;(3)K 2Na[Co(ONO)6];(4)K 2[Pt(NH 3)2(OH)2Cl 2];(5)NH 4[Cr(SCN)4(NH 3)2];(6)Na[Al(OH)4];(7) [Fe(OH)2(H 2O)4](OH);14常见配体的名称(要求记住)F - 氟, Cl - 氯, Br - 溴, I - 碘, O 2- 氧, N 3- 氮, S 2- 硫, OH - 羟基,CN - 氰, H - 氢, -NO 2- 硝基, -ONO - 亚硝酸根, SO 42- 硫酸根, C 2O 42- 草酸根, SCN - 硫氰酸根, NCS - 异硫氰酸根, N 3- 叠氮,O 22- 过氧根,N 2 双氮, O 2 双氧, NH 3 氨, CO 羰基, NO 亚硝酰, H 2O 水, en 乙二胺,ph 3P 三苯基膦,py 吡啶11-1-2 配位化合物的命名15内外界命名原则:遵循无机物的命名规则先阴离子,后阳离子 (1)若配合物的外界酸根是一个简单离子的酸根(如Cl -),就叫某化某;(2)若外界酸根是一个复杂阴离子(如SO 42-,配阴离子),就叫某酸某;(3)若外界为氢离子就在配阴离子后加酸字; (4)若外界为OH -离子则称氢氧化某。

16 1. 在配合物的内、外界之间加“化”字或“酸”字。

例:[Co (NH 3 )6] Cl 3 三氯化六氨合钴(III )[Cu (NH 3 )4] SO 4 硫酸四氨合铜(Ⅱ)Cu 2 [Si F 6 ] 六氟合硅 ( IV ) 酸亚铜2 . 在配位单元内先配体后中心。

配体前面用 二、三、四 … … 表示该配体的个数;几种不同的配体之间加“· ”号隔开;配体与中心之间加“合”字;中心后面加 ( ),内用罗马数字表示中心的氧化数。

配位体数,配位体名称,“合”,中心离子/原子(氧化数)。

173. 配体的先后顺序:(1)先无机配体,后有机配体[PtCl 2(Ph 3P)2] 二氯· 二(三苯基膦)合铂(II) (2) 先阴离子类配体,后分子类配体K[PtCl 3(NH 3)] 三氯·氨合铂(II)酸钾(3) 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(NH 3)5H 2O]Cl 3 三氯化五氨·水合钴(III)(4) 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 (NO 2)(NH 3)(NH 2OH)(Py)]Cl 氯化硝基·氨·羟氨·吡啶合铂(II)18(5) 配位原子相同,配体中所含的原子数目也相同时,按结构式中与配原子相连的原子的元素符号的英文顺序排列。

[Pt (NH 2)(NO 2)(NH 3)2] 氨基·硝基·二氨合铂(II)这5条中每一条都是以前一条为基础的。

(6)配体化学式相同但配位原子不同,(- SCN, -NCS)时,则按配位原子元素符号的字母顺序排列。

(7)有时书写配位化合物的化学式,将某些配体放入圆括号内。

(N 2)双氮,(O 2)双氧 表示中性分子 O 2不加圆括号 表示O 22- 过氧根 K 2[Cr(CN)2O 2NH 3(O 2)] 二氰·过氧根·氨·双氧合铬( II )酸钾 [Co(en)3]Cl 3 三氯化三(乙二胺)合钴(Ⅲ)19(8) 对不同异构体可加特定的词头以示区别,顺-cis ,反-trans 。

(9) 多核配位化合物中,为了区别端基配体,可在桥连配体前加词头“µ-”。

[(NH 3)5Cr-OH-Cr(NH 3)5]Cl 5 五氯化µ-羟·二[五氨合铬( Ⅲ )] (10) 对于π电子配体,根据需要,可用词头”ŋ-”表示其特殊性。

20配阳离子配合物(X 化X ,X 酸X )[Cu(NH 3)4] SO 4[Co(NH 3)6]Cl 3 [CrCl 2 (H 2O)4]Cl [Co(NH 3)5(H 2O)]Cl 3 配阴离子配合物(X 酸,X 酸X )K 4 [Fe(CN)6]H 2 [PtCl 6]中性配合物:[Fe(CO)5][PtCl 4 (NH 3)2]硫酸四氨合铜(II )三氯化六氨合钴(III )氯化二氯·四水合铬(III ) 三氯化五氨·水合钴(III) 六氰合铁(II )酸钾 六氯合铂(IV )酸四氯·二氨合铂(IV ) 五羰基合铁举例练习21Cu[SiF 6] K 3[Cr(CN)6][Zn(OH)(H 2O)3]NO 3 [CoCl 2(NH 3)3H 2O]Cl [PtCl 2(en)][Cu(NH 3)4][PtCl 4] 六氟合硅(Ⅳ)酸铜 六氰合铬(Ⅲ)酸钾硝酸羟基·三水合锌(Ⅱ)氯化二氯·三氨·水合钴(Ⅲ) 二氯·乙二胺合铂(Ⅱ)四氯合铂(Ⅱ)酸四氨合铜(Ⅱ)练习:命名下列化合物22练习:写出下列化合物的化学式K[PtCl 3(NH 3)] 三氯·氨合铂(Ⅱ)酸钾 二高氯酸六氨合钴(Ⅱ) 二氯化六氨合镍(Ⅱ)四异硫氰酸根·二氨合铬(Ⅲ)酸铵羟基·草酸根·水·乙二胺合铬(Ⅲ)五氰·羰基合铁(Ⅱ)酸钠[Co(NH 3)6](ClO 4)2 [Ni(NH 3)6]Cl 2NH 4[Cr(NCS)4(NH 3)2][Cr(OH)(C 2O 4)(H 2O)(en)]Na 3[Fe(CN)5(CO)]2311-1-3 配位化合物的异构现象(自学)化学式相同而结构不同的化合物称为同分异构体。

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