第八章 配位化合物
14
[Fe(H2O)6]Cl3 Na3[AlF6]
15
叶绿素 (chlorophyll a) 是镁的大环配合物,作为配位体的卟啉环与 Mg2+离子的配位是通过4个环氮原子实现的。叶绿素分子中涉及包 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱMg原子在内的4个六元螯环。
16
血红素是个铁卟啉化合物, 是血红蛋白的组成部分。 血红蛋白赋有输送氧的使命,它与通过呼吸作用进入 人体的O2分子结合成为氧合血红蛋白,随血液流到各 组织,将氧放出,以供物质氧化。氧合血红蛋白放出 氧后变成血红蛋白,继续输送氧气。
Co2+, Pt(IV)
12
§8.2 配位化合物的类型和命名
8.2.1 配合物的类型 8.2.2 配合物的命名
13
8.2.1 配合物的类型 ——简单配合物、螯合物、特殊配合物
1)简单配合物 单齿配体与单个中心离子(或原子)所形成的配合物。 K2[PtCl6] [Cr(H2O)6]Cl3 2)螯合物 一个配体以两个或两个以上的配位原子(多齿配体) 与同一中心离子或原子配位所形成的环状配合物。 结构特征:有环存在,五、六元环较稳定; 性质:稳定。
如:NH3,OH-,X-,CNAg+ + 2NH3 → [H3N:→ Ag ←:NH3]+ 多齿配体:一个配体中有两个或两个以上的配位原子。 如:乙二胺(NH2–CH2–CH2–NH2)
H2C–H2N
H2C–H2N
Cu
NH2-CH2 NH2-CH2
2+
9
常见的单齿配体
中性分子 配体 配位原子 H2O 水 O NH3 氨 N CO 羰基 C CH3NH2 甲胺 N
◙ 水合异构现象
在解离异构体中,若变化位置的配体为不带电荷的H2O 分子,称其为水合异构。例如: [Cr(H2O)6]Cl3(紫色),[Cr(H2O)5Cl]Cl2· H2O(绿色), [Cr(H2O)4Cl2]Cl· 2H2O(绿色)。
cis-[Co(Ⅲ)Cl2(NH3)4]+
蓝紫色 相邻为顺式
trans-[Co(Ⅲ)Cl2(NH3)4]+ 绿色 相对为反式
27
2. 旋光异构(对映体异构) 是指两个异构体的对称关系类似人的左、右手,它们 是互成镜像的对映体。该类配合物也称为手性分子。 C 如: C2O42- 与 Cr C C Cr C C C C C Cr C C C
24
1. 几何异构(顺反异构) 主要发生在配位数为4的平面正方形配合物和配位
数为6的正八面体配合物中。分为顺式(cis-)和反式
(trans-)两种异构体。 对于配位数为2,3(平面三角形),4(正四面体)的配 合物无几何异构。
25
对于平面正方形配合物:[Pt(NH3)2Cl2]
相邻为顺式: NH3 Cl Pt Cl NH3
配位碱 [Cr(OH)(H O) ](OH) 2 5 2 氢氧化羟基·五水合铬(Ⅲ) 四羟基合铝 (Ⅲ)酸钾
[Co(NH3)5(H2O)]Cl3
[Pt(NH3)6][PtCl4]
三氯化五氨·水合钴(III)
四氯合铂(II)酸六氨合铂(II) 四羰基合镍 二氯·二氨合铂(II)
22
配位分子
[Ni(CO)4] [PtCl2(NH3)2]
由多齿配体形成的配合物:
中心体的配位数≠配体的数目。
H2 C – H2 N H2 C – H 2 N NH2-CH2 NH2-CH2
2+
11
Cu
影响配位数大小的因素
1)r中心/r配大,配位数大; 如:[AlF6]3-与[AlCl4]-; [BF4]-与[AlF6]32)中心体电荷高,对配体吸引力大,配位数大; 如:[Ag(NH3)2]+,[Cu(NH3)4]2+,[Co(NH3)6]3+
7
中心体:具有空轨道能够接受孤对电子的离子或原子。 中心离子绝大多数是带正电荷的阳离子,以过渡金属离 子居多,如Fe3+、Cu2+、Co2+、Ag+等; 中心原子如[Ni(CO)4)、[Fe(CO)5]中的Ni、Fe原子。 配体(配位体):能提供孤对电子的分子或离子。 如[Zn(NH3)4]2+中的NH3、[Fe(CN)6]3-中的CN-等。 配位原子:配体中直接与中心体连接形成配位键的原子。 如:配体NH3中的N,配体CO中的
相对为反式: NH3 Cl Pt H3N Cl
结构不同,性质也不同 顺- 二氯·二氨合铂(Ⅱ) 反-二氯·二氨合铂(Ⅱ)
棕黄色,m > 0 s = 0.2523 g/100g H2O 具抗癌活性(干扰DNA复制)
淡黄色,m = 0 s = 0.0366 g/100g H2O 不具抗癌活性
26
对于正八面体配合物:[Co(Ⅲ)Cl2(NH3)4]+
§8.3 配位化合物的异构现象※
8.3.1 立体异构现象 8.3.2 结构异构现象
23
异构现象:是指配合物的化学组成完全相同,但
原子间的空间排列方式或连接方式不同而引起的 结构和性质不同的一些现象。
8.3.1 立体异构现象
是指配合物的中心体、配体、内外界均相同,而配体 在中心体周围空间排列方式不同。 1. 几何异构(顺反异构) 2. 旋光异构(对映体异构)
5.掌握螯合物的特点,了解其应用。
3
随着科学技术的发展,人类在18世纪初就相继研制出许 多用经典价键理论不能解释的化合物。 早在1798年,法国化学家塔赦特(Tassaert)将钴盐投入到 氯化铵和氨水溶液中得到了橙黄盐 CoCl3· 6NH3,在其晶体 中除Cl-外,没有Co3+和NH3,仅有[Co(NH3)6]3+。 为区别于一般简单化合物,将这些物质称为复杂化合物 或络合物 (complex compound) 。化学家们一直试图解开这 类化合物成键本质之谜。 直到1893年瑞士化学家维尔纳(Werner) 发表了题为“对 于无机化合物结构的贡献”一文,创立了配位学说以后, 才逐步弄清这些问题。
阴离子 配体 配位原子
阴离子 配体 配位原子
F氟 F
Cl氯 Cl
Br溴 Br
I碘 I
SCN-
OH羟基 O
CN氰 C
NCS-
NO2硝基 N
ONO亚硝酸(根) O
硫氰(酸根) S
异硫氰(酸根) N
10
配位数: 与中心体成键的配位原子的总数称为该中心体的配位数。
配位原子的个数一般为:2,4,6,8。
6
NH3
Zn2+
H3N NH3
8.1.2 配位化合物的组成
1)内界:中心体(原子或离子)与配体以配位键结合,形 成的配位个体, 以[]表示。 如果配位个体带电荷,则称为配离子: 带正电荷的叫配阳离子,如[Cu(NH3)4]2+; 带负电荷的叫配阴离子,如[Fe(CN)6]3-。 不带电荷称配位分子,不存在外界,如 [Ni(CO)4]。
氨基·硝基·二氨合铂(II)
※ 配体化学式相同但配位原子不同,(-SCN, -NCS)时,则按配位 原子元素符号的英文字母顺序排列。
21
配合物的类型与命名 类型 配位酸 化学式 H[BF4] H3[AlF6] [Zn(NH3)4](OH)2 K[Al(OH)4] 配位盐 命名 四氟合硼(Ⅲ)酸 六氟合铝(Ⅲ)酸 氢氧化四氨合锌(II)
17
3)特殊配合物
a)金属羰基配合物 金属原子与一氧化碳结合。 如:Fe(CO)5 b)多核配合物 在一个配合物中有2个或2个以上中心离子或原子的配合物。 一个配位原子可以同时与2个或2个以上中心离子结合。 c)金属有机配合物 为有机基团与金属原子之间生成碳-金属键的化合物。
如:二茂铁[Fe(C5H5)2]
19
配离子命名原则: 先简后繁,以·间隔。
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,后列出中性分子。 K[PtCl3NH3] 三氯·氨合铂(II)酸钾 (3) 同类配体,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·水合钴(III)
如:[Cu(NH3)4]2+中,Cu2+的配位数为4; [CoCl3(NH3)3]中,Co3+的配位数为6。 由单齿配体形成的配合物: 中心体的配位数=配体的数目;
[Cu(NH3)4]SO4 ┌──┴──┐ 内界 外界 [Cu(NH3)4]2+ SO42┌──┴──┐ 中心离子 配体 Cu2+ (NH3)4 ↑ ↑ 配位原子 ┘ └ 配位数
4
§8.1 配位化合物的定义和组成
8.1.1 配位化合物的定义 8.1.2 配位化合物的组成
5
8.1.1 配位化合物的定义
以具有空轨道可接受孤对电子的原子或离子M(中心体)为中
心,与一定数目可以给出电子对的分子或离子L(配体),以 配位键相结合,形成具有一定组成MLn和空间结构的化合 物叫做配位化合物,简称配合物 (旧称:络合物)。 H3N [Zn(NH3)4]2+ 空轨道:Zn2+,3d104s04p0 孤对电子: :NH3 组成:Zn:NH3=1:4 空间结构:正四面体 结合方式:配位键
◙ 配体异构现象
◙ 键合异构现象 ◙ 配位异构现象
30
◙ 解离异构现象 由于配合物中的阴离子在内、外界的位置不同,因而 它们在水溶液中解离出的离子也不相同。 [Co(NH3)5Br]SO4 [Co(NH3)5Br]2+ + SO42紫色 [Co(NH3)5SO4]Br [Co(NH3)5SO4]+ + Br红色
[Cu(NH3)4]SO4 ┌──┴──┐ 内界 外界 [Cu(NH3)4]2+ SO42┌──┴──┐ 中心体 配体 Cu2+ NH3 K4[Fe(CN)6] ┌──┴──┐ 外界 内界 (K+)4 [Fe(CN)6]4┌──┴──┐ 中心体 配体 Fe2+ CN-