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配位化学讲义第六章溶液中配合物的稳定性

2、Irving-Williams顺序
研究发现:第四周期过渡金属离子
与含O、N配位原子的配体的高自旋
八面体配合物,其稳定性顺序如下:
Mn2+ < Fe2+ < Co2+ < Ni2+ < Cu2+ > Zn2+
CFSE(Dq) 0 -4 -8 -12 -6 0
这称为Irving-Williams顺序,
可用CFSE解释。

Ni2+ < Cu2+,可用Jahn-Teller效应解释。

三、配体性质对配合物稳定性的影响
1、碱性
配位原子相同,结构类似的配体
与同种金属离子形成配合物时,配体
碱性越强,配合物越稳定。

例:Cu2+的配合物:
配体lgK H
lgK1
BrCH2CO2H 2.86 1.59
ICH2CO2H 4.05 1.91
phCH2CO2H 4.31
1.98
2、螯合效应
1)螯合效应:螯合环的形成使配合
物稳定性与组成和结构相似的非螯
合配合物相比大大提高,称为螯合效
应。

例:[Ni(NH3)6]2+ lgβ6= 8.61;
[Ni(en)3]2+lgβ3=
18.26
稳定常数增加近1010倍。

2)螯合环的大小
5员及6员饱和环稳定性较好,
且5员饱和环更为稳定。

如:Li+、Mg2+、Al3+。

软酸:其接受电子对的原子(离子)正电荷低,变形性高。

如:Cu+、Ag+、Au+。

硬碱:其给出电子对的原子变形性
小,电负性大。

如: F-、OH-。

软碱:其给出电子对的原子变形性大,电负性小。

如: I-、S2-。

2、软硬酸碱规则在配合物稳定性中
的应用
1)硬酸倾向于与硬碱结合;2)软酸倾向于与软碱结合;
配位化学中,作为中心离子的硬酸与配位原子各不相同的配体形成配合物倾向为:
F>Cl>Br>I (1)
O>>S>Se>Te (2)
N>>P>As>Sb (3)
而与软酸中心离子形成配合物的倾向的顺序为:
F < Cl < Br < I (4)
O << S ~ Se ~ Te (5)
N << P > As > Sb (6)
对(6)的解释:
σ键
增强
N << P > As >
Sb
空d轨道:无 3d 4d 5d
反馈π键
减弱
π键作用大于σ键。

对于O << S ~ Se ~ Te (5),可作类
似解释。

3、软硬酸碱规则应用实例
Mg2+ + NH3·H2O Mg(OH)2↓
Ag+ + NH3·H2O [Ag(NH3)2]+
五、其他因素对配合物稳定性的影响
1、温度的影响
对于放热的配位反应,T上升,K 减小;
而对于吸热的配位反应,T上升,
K增大。

2、压力的影响
压力变化很大时,不可忽略。

如:Fe3+ + Cl- == [FeCl]2+
压力由0.1atm增至2000atm时,K减小约20倍。

*研究海洋中配合物的平衡时要考虑压力的影响。

3、溶剂的影响
1)当溶剂有配位能力时,有如下竞争反应:
ML + S == MS + L
S配位能力越强,ML稳定性越差。

如[CoCl4]2-在下列溶剂中的稳定性顺序:
CH2Cl2 > CH3NO2 > (CH3O)3P=O >
HC(O)N(CH3)2 > (CH3)2 SO
2)配体与溶剂的缔合作用
在质子溶剂(H2O、EtOH)中,有如下竞争反应
ML + S == M + L(S)
L与S通过氢键结合。

如:
C L — 配体总浓度,C M — 金属总浓度,
[L]为配体平衡浓度。

其物理意义:每个M 离子结合L 的平均数目。

C M = [M] + [ML] + [ML 2] + ……+ [MLn]
= [M] + β1[M][L] + β2[M][L]
2 + ……+ βn [M][L]n
∑=+=n 1j j
j }[L]β[M]{1
C L = [L] + [ML] + 2[ML 2] + ……+ n[ML n ]
数目
M(Hg)。

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