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配合物在溶液中的稳定性


二、 d10型金属离子
Cu(Ⅰ)、Ag(Ⅰ)、Au(Ⅰ) Zn(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Hg(Ⅱ) Ga(Ⅲ)、In(Ⅲ)、 Tl(Ⅲ) Ge(Ⅳ)、Sn(Ⅳ)、 Pb(Ⅳ) 1. 作用力: 化学键在不同的程度上有明显的共价性。 2. 稳定性的规律: ① 这种金属离子的配合物一般比电荷相同、体 积相近的惰气金属离子的配合物要稳定些。 ② Zn(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)这三种金 属离子配合物的稳定性是Hg(Ⅱ)的最高。
原因:F-半径最小变形性小,在F-作为配体时,稳定 性顺序却是Zn>Cd<Hg。所以在与Zn(Ⅱ)或Cd(Ⅱ)配 位时以静电作用为主,因此半径越小越稳定。 但是,当F-与Hg(Ⅱ)配位时,由于Hg2+的变形性显著, 体积小的F-离子也使Hg2+发生一定程度的变形,从而 使相互之间结合仍有较大程度的共价性,因而相应 的配合物稍稳定些。
6
3
6
拉长的八面体 拉长的八面体中d轨道的分裂
(2)t 2g eg t 2g [(d z 2 )1 (d x 2 y 2 )扁的八面体 压扁的八面体中d轨道的分裂
Jahn-Teller 稳定化能:无论采用哪一种几何畸变 , 都会引起能级的进一步分裂,消除简并,其中一个 能级降低,从而获得额外的稳定化能。 Jahn-Teller稳定化能:
③ Zn(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的顺序不一致,在与有些配体 配位时,Zn(Ⅱ)的配合物的稳定性大于Cd(Ⅱ)的配 合物的稳定性,但与另一些配体配位时则相反。
例如:Zn(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)与卤素离 子形成的配离子时,在Cl-、Br-、I-作配体时稳定性 顺序都是Zn<Cd<Hg;在F-作为配体是,稳定性顺 序却是Zn>Cd<Hg; 原因:由于Cl-、Br-、I-有比较明显的变形性,配离 子中共价结合的成分随着Zn、Cd、Hg的顺序而增加, 因此半径越大越稳定。
3. 例外
例如:[Mg(edta)]2-(lgβ=8.79)的稳定性比 [Ca(edta)]2-(lgβ=10.69)的稳定性要小。 原因:Mg2+的半径较小,在它周围不能正常地配 位多齿配体的所有原子,甚至它们不能全部与 Mg2+配位所以反映为配离子的稳定性不正常地小。 [Be(edta)]2-(lgβ=9.2)的稳定性仍比 [Mg(edta)]2-的稳定性大。 原因:二者的配位方式相同,所以仍是半径较小 的Be2+的配合物稳定性较大 。
根据晶体场理论: Ni2+ 3d8(t2g6eg2) CFSE=6×(-4)+2×(6) = -12(Dq) Cu2+ 3d9(t2g6eg3) CFSE=6×(-4)+3×(6) = -6(Dq)
Jahn-Teller(姜-泰勒)效应 Jahn-Teller效应:电子在简并轨道中的不对称占据
会导致分子的几何构型发生畸变 , 从而降低分子的
对于Zn(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)或Hg(Ⅱ)来说,同一金属元素 的各种卤素离子配合物之间的稳定性, Cd(Ⅱ)和 Hg(Ⅱ)的不同卤素离子配合物的稳定性顺序都是F<Cl-<Br-<I例如:[HgF4]2-<[HgCl4]2-<[HgBr4]2<[HgI4]2原因:从离子极化的观点解释,随着卤素离子变 形性的增加,共价性增强,从而配合物的稳定性 增大。 但Zn(Ⅱ)的稳定性却是F->Cl->Br->I-,说明Zn(Ⅱ) 的卤素离子配合物中以静电作用为主。
第三章 配合物在溶液中的稳定性
§ 3.1 中心原子性质对配合物稳定性的影响 §3.2 配体性质对配合物稳定性的影响 §3.3 配位原子性质和中心原子的关系 §3.4 配体对中心金属氧化态稳定性的影响
§ 3.1 中心离子性质对配合物稳定性的影响
一 、惰气性金属离子 碱金属: Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+ 碱土金属:Be2+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+ 及:Al3+、Sc3+、Y3+、La3+ 1.作用力: 中心原子与配体间的作用主要是静电作用。 2.影响稳定性的因素: 中心离子的电荷和半径。中心离子的电荷 越大,半径越小形成配离子越稳定。 配合物的稳定性随z2/r增大而增大。 稳定性顺序为: Li>Na>K>Rb>Cs; Be>Mg>Ca>Sr>Ba
对称性和轨道的简并度, 使体系的能量进一步下降, 这种效应称为姜-泰勒效应。 例如:Cu2+(3d9) 离子形成正八面体构型的配合物 时, d轨道分裂成t2g和eg二组轨道, 其中基态的电子 构型为t2g6e2g3, 那么eg轨道上的3个电子就有两种排
列方式:
(1)t 2g eg t 2g [(d z 2 ) 2 (d x 2 y 2 )1 ]
④ d10构型的Ga(Ⅲ)、In(Ⅲ)、Tl(Ⅲ)配合 物的稳定性,与锌副族的情况类似,其中Tl(Ⅲ)的 配合物最稳定,Ga(Ⅲ)和In(Ⅲ)的有些配合物的 稳定性顺序是Ga(Ⅲ)>In(Ⅲ),另一些配合物则 是Ga(Ⅲ)<In(Ⅲ)。 ⑤ d10构型的Cu(Ⅰ)、Ag(Ⅰ)、Au(Ⅰ)配合 物的稳定常数数据较少,它们与氨形成配合物稳定性 的顺序是Cu(Ⅰ)>Ag(Ⅰ)<Au(Ⅰ)。
⑥d10构型的Ge(Ⅳ)、Sn(Ⅳ)、Pb(Ⅳ)配合 物的稳定常数数据太少,无法得出规律。
三、d10s2型金属离子
Ga(Ⅰ)、In(Ⅰ)、Tl(Ⅰ) Ge(Ⅱ)、Sn(Ⅱ)、Pb(Ⅱ) As(Ⅲ)、Sb(Ⅲ)、Bi(Ⅲ) 1.作用力: 有一定的共价性。 2.稳定性: 这些离子配合物的稳定性比电荷相同、半径相 近的惰气型金属离子配合物的稳定性要高些。 Sn(Ⅱ) 和 Pb(Ⅱ) 的 配 合 物 的 稳 定 性 有 时 是 Sn(Ⅱ)>Pb(Ⅱ) ,在另一些例子中则是 Sn(Ⅱ)<Pb(Ⅱ) ; Tl(Ⅰ)的配合物的稳定性一般比 Tl(Ⅲ)的相应配合 物的稳定性低一些。
四、 d1~9型金属离子 第四周期的Mn2+(d5)、Fe2+(d6)、Co2+(d7)、 Ni2+(d8)、Cu2+(d9)和Zn2+(d10)与几十种配体形成的 配离子其稳定性顺序是: Mn2+<Fe2+<Co2+<Ni2+<Cu2+> Zn2+这个顺序叫做 Irving-Willing顺序。
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