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第11章配位化合物


正四面体场中的分裂能: ES,t = 4/9 ES,O
(三)影响晶体场分裂能的因素 (1)配位个体的空间构型 平面正方形 > 八面体 > 四面体 (2)配体的性质 配体对中心原子的d 轨道的分裂能力按下列顺序 减小:
CO ≈ CN- > NO2- > en > NH3 > NCS- > H2O ≈ C2O42- > ONO- ≈ OH- > F- > NO3- > Cl- ≈ SCN- > Br- > I强场配体:分裂能力大于NH3的配体; 弱场配体:分裂能力小于H2O的配体; 中强场配体:分裂能力介于NH3和H2O之间的配 体。
四、配位化合物的分类 (1)简单配合物 单齿配位体与单个中心离子(或原子)所形成 的配合物 :例如:K2 [PtCl6];[Fe(H2O)6];Cl5 [Cr(H2O)6] Cl3;Na[AlF6]。 (2)螯合物 中心原子与多齿配体结合而成的环状配合物。
(3)多核配合物
多核配合物中含有两个或两个以上的中 心原子,一个配位原子同时与两个中心 原子结合。 例如: H2 N / \ (NH3)4Co Co (NH3)4 \ / N H2
2 E (d ) 3E (d ) 0 E ( d ) E ( d ) E S ,O
E ( d ) 0 .6 E S , O E ( d ) 0 .4 E S , O
2、d 轨道在四面体场中的分裂
在正四面体场作用下分裂成两组:一组为能 量较高的dxy、dxz、dyz 三重简并轨道,通常称 为d能级 ,另一组为能量较低dx2-y2和dz2的二 重简并轨道,通常称为d能级 。
弱场配体:Es < Ep 强场配体:Es > Ep
只有一种方式
高 自 旋
只有一种方式
低 自 旋
总结:对于具有d1、d2、d3、d8、d9、d10型的
中心原子,电子都只能有一种排布方式;
而对于具有d4、d5、d6、d7型的中心原 子,电子可以有两种排布方式: 当配体为强场时, ES > EP ,中心原子 的d电子尽可能填充在能量较低的d能级各轨 道上,形成低自旋配位个体; 当配体为弱场时, ES < EP ,中心原子
(3)中心原子的电荷数 配体相同的配合物,中心原子的电荷数越高, 则分裂能越大。 例如:[M(H2O)6] n+: Mn3+ 21000 cm-1 Mn2+ 7800 cm-1 Fe3+ 13700 cm-1 Fe2+ 10400 cm-1 Co3+ 18600 cm-1 Co2+ 9300 cm-1 (4)中心原子所处的周期 电荷数相同的同族元素的中心原子随着周期 数的增加,晶体场分裂能增大。 [Co(NH3)6]3+ (n=4) 23000cm-1 [Rh(NH3)6]3+ (n=5) 33900cm-1
单齿配体:只含有一个配位原子的配体。 多齿配体:含有两个或两个以上配位原子的配 体。 两可配体:虽然含有两个或两个以上配位原子, 但仅有一个配位原子与中心原子配位。 配位数与配体数的区别和联系: 单齿配体:配位数=配体数目, 多齿配体:配位数≠配体数目。 配位数的大小主要取决于中心原子和配体的外 层电子组态、体积和电荷数。 配位个体的电荷数:中心原子和配体的电荷数 的代数和,也可由外界离子的电荷数确定。
第三节 配位化合物的化学键理论 一、配合物的价键理论
(一)理论要点
1.中心原子与配体中的配位原子之间以配位键 结合,配位原子提供孤对电子,中心原子提 供空轨道;
2.中心原子提供的空轨道先进行杂化,形成数 目相等、能量相同、具有一定空间伸展方向 的杂化轨道; 3.配合物的空间构型取决于中心原子所提供杂 化轨道的数目和类型:
未成对电子数
N ( N 2)B
通过测定配合物的磁矩可确定中心原子的未 成对电子数,由此即可判断配合物中成键轨 道的杂化类型和配合物的空间构型,也就可以 区分出内轨配合物和外轨配合物。 由于内轨配合物形成配位键时用了次外层的 (n-1)d轨道,其能级较最外层的nd轨道能 级低;故同一中心原子的内轨配合物比外轨 配合物稳定。
二重简并 d轨道 Es = 0 Es,o 球形场中的d轨道 E0 dxy E(d) = +0.6 Es,o E(dε) =-0.4 Es,o 三重简并 dxz dyz dε轨道
自由离子的d轨道
八面体场中的d轨道
晶体场分裂能(Es):在配体形成的晶体场
中,中心原子的能量最高的d (一)配位化合物的命名是阴离子在前、阳离 子在后,与无机物的命名相同;例如“某化 某”,“某酸”,“氢氧化某”和“某酸 某”; 配离子为阳离子时,与无机盐的命名相同: [ ]Cl:氯化某 [ ]OH:氢氧化某 配离子为阴离子时,当作含氧酸根: K[ ]:某酸钾 H[ ]:某酸 (二)配位个体的命名 配体数-配体名称-“合”-中心原子名称(氧化数) 当由多个不同配体时,不同配体之间以中圆点 “•”分开。
2、内轨配合物:中心原子用次外层d轨道, 即(n-1)d和最外层的ns、np轨道进行杂化成键, 所形成的配合物称为内轨配合物。例如中心 原子采取dsp2、dsp3、d2sp2、d2sp3杂化轨道成 键形成的配合物。
外轨配合物
例如:CoF63– ;Co3+:3d6
4d 4s 3d6
sp3d2杂化 6条sp3d2杂化 轨道;与6个 F-离子形成6 个配位键
4p
单电子数:4
内轨配合物
例如:Co(NH3)63+;Co3+:3d6
4d 4s 4p
4d 4s 4p
3d
6
重排 调整
3d
d
2 sp3
杂化 3d
单电子数:0
6条d2sp3杂化 2 sp3 d 轨道;与 6个 杂化轨道 NH3形成6个 配位键
NH3 NH3 NH3 NH 3 NH3 NH3
(三)配合物的磁矩
形成内轨配合物还是外轨配合物?这取决于中 心原子的电子组态和配体的性质:
*当中心原子的(n-1)d轨道全充满(d10)时,没有
可利用的(n-1)d空轨道,只能形成外轨配合物;
*当中心原子的( n - 1 )d电子不超过3个时,至
少有2个( n – 1 )d空轨道,所以总是形成内轨配 合物;
*当中心原子的电子层结构既能形成内轨配合
二、配位化合物的组成
内界:中心原子和配 体组成的配位个体, 配合物的特征部分。 配位分子只 有内界,没 有外界。 中心原子: 配位个体 中接受电 子的阳离 子或原子。 离子键 外界:配合物中 除了内界以外的 其他离子。
[ Cu ( NH 3) 4 ] SO4
配位原子: 配体中直接 向中心原子 提供孤对电 子或电子形 成配位键的 原子。 配体:与 中心原子 以配位键 结合的阴 离子或中 性分子。 配位数:配 位个体中直 接与中心原 子以配位键 结合的配位 原子的数目。
(1)轨道方 向正对配体
1 、
轨 道 在 八 面 体 场 中 的 分 裂
(2)轨道方 向不正对配体
( 二 ) 中 心 原 子 的 轨 道 在 晶 体 场 中 的 分 裂
d
d
① dx2– y2 及dz2 轨道由于在坐标轴上正指向配体,因而受 配体的排斥作用较大,能量较高:二重简并的d轨道;
② dxy, dyz, dxz 轨道由于未正对配体,而是指向两坐标 轴夹角的平分线上,因而受到配体的排斥作用较小,能量 较低:三重简并的dε轨道。 dx2-y2 dz2
(二)立体异构 组成相同的配合物的不同配体在空间排列不 同而产生的异构现象。 1、几何异构 顺式异构(cis):当同种配体处于相邻位置 时称为顺式异构; 反式异构(trans):当同种配体处于对角线 位置时称反式异构。
顺二氯· 二氨合铂(II)
反二氯· 二氨合铂(II)
2、对映异构 两种对映异构体的结构就像一个人的左手和 右手一样,互成镜像,但却不能重合。
[Cu(NH3)4]2+ + SO42 Cu2+ + 4NH3
一、配位化合物的定义
阳离子(或原子)与一定数目的阴离子或中 性分子以配位键形成的不易解离的复杂离子 (或分子)称为配离子(或配位分子)。 配离子和配位分子统称为配位个体。 含有配位个体的化合物称为配合物。 配位化合物:由可以给出孤对电子或多个不 定域电子的一定数目的离子或分子(成为配 体 )和具有接受孤对电子或多个不定域电子 的空位的原子或离子(统称为中心原子)按 一定的组成和空间构型所形成的化合物。
(三)配体的命名顺序
(1)先无机配体,后有机配体 [PtCl2(Ph3P)2]:二氯 •二(三苯基磷)合铂(II) (2)先列出阴离子,后列出阳离子,中性分子 K[PtCl3NH3]:三氯•一氨合铂(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(NH3)5H2O]Cl3:三氯化五氨•一水合钴(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
物,又能形成外轨配合物时:若配体中配位原 子的电负性较大,易形成外轨配合物;若配体 中配位原子的电负性较小,易形成内轨配合物。
二、配位化合物的晶体场理论
(一)晶体场理论的基本要点
1、中心原子与配体之间靠静电作用力结合, 中心原子是带正电的点电荷,配体是带负电 的点电荷; 2、中心原子在周围配体所形成的负电场的作 用下,原来能量相同的5个简并d 轨道能级发 生了分裂; 3、由于d 轨道发生能级分裂,中心原子d 轨 道上的电子重新排布,使系统的能量降低, 产生晶体场稳定化能,配合物更稳定。
(四)中心原子的d电子排布
仍然遵循三大原理:泡利不相容原理,能量最 低原理,洪特规则。 电子成对能(Ep):当轨道中已有一个电子时, 再有一个电子进入而与其成对时,必须克服电 子之间的相互排斥作用而所需的能量。
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