第四讲配位化合物
H3N Cu H3N NH3 NH3
2+
(二)、价健理论要点
1.中心离子与配体以配位键结合。 配体的配位原子提供孤对电子,中 心离子提供容纳这些电子对的空轨 道。 2.形成配位键的必要条件是: 中心离子必须有适当的空轨道, 配体必须有未键合的孤对电子。
3、中心离子所提供的空轨道必须首先进 行杂化,形成数目相同、能量相等的具 有一定方向性的杂化空轨道,容纳配体 提供的孤对电子而形成配位键。 例如:
2.旋光异构
当一种分子具有与它的镜像不能重合的结构时 就会产生旋光异构现象,形成具有光学活性的两种 旋光异构体(或称对映体)这样的分子称为手性分 子或不对称分子。例如二氯· 二(乙二胺)合铑 (Ⅲ)[RhCl2(en)2]+除存在顺反异构体外,其顺式 还可分离出两种旋光异构体(见图5.17)
旋光异构体的性质
CH2COO: CH2COO: -
-
5.配位数
直接同中心离子结合的配位原子的 数目称为中心离子的配位数,常见 的配位数为2、4、6。 在确定配位数时应特别注意多齿配 体结合时的情况,如 [Pt(en) 2 ]C1 2 中,尽管只有两个配体,但由于 en 是双齿配体,故Pt2+离子的配位数是 4而非2。 一般配离子中配位数是中心离子电 荷数的2倍。
高中化学竞赛辅导
配位化合物
配位化合物
• • • • 知识点与考核要求 配合物的基本知识 配合物的价键理论共价键 配位平衡
一 配合物的基本知识
(一)、配合物的定义 1. 配离子 金属离子(或原子)与一 定数目的中性分子(或阴离子)以 配位键方式结合成的不易离解的复 杂离子称为配离子。 如:[Cu(NH3)4]2+ [Ag(CN)2]-
CrH12O6Cl3 [Cr(H2O)4Cl2]Cl· 2H2O
二 配合物的价健理论
(一)、配合物的结构 配合物中的化学键主要是指配合 物的中心原子与配体之间的化学键。 配离子中的中心离子和配位体之 间是通过配位键结合,配位体提供 共用电子对,而中心离子则提供空 的轨道。
如:[Cu(NH3)4]2+ 配离子
旋光异构体的一般物理化学性质相同,但对 偏振光的旋转方向不同。由于两种异构体分别具 有使偏振光平面向右旋或左旋的性质,故称之为 旋光异构体(或光学异体)其中一个称右旋异构 体,用符号d或(十)表示,另一个称左旋异构体, 用符号 l 或(一)表示。虽然右旋异构体使偏振 光平面向右旋,而左旋异构体向左旋转,但旋转 程度恰好相等,所以如两种异构体浓度相等,则 旋转彼此抵消。这样的混合物称为外消旋混合物, 用符号 dl 或(士)表示,因为它的溶液不能使 偏振光平面偏转,故表现无光学活性。把外消旋 混合物分离成右旋体和左旋体的手续叫拆分。
配离子又分为配阴离子和配阳离子。 带有正电荷的配离子-配阳离子 带有负电荷的配离子-配阴离子 2. 配合物 含有配离子的化合物称为配合物。 中心离子(原子)与带有相反电荷的离 子(原子) 组成中性配位化合物,叫做配 位分子。如:[Pt(NH3)2Cl2], Ni(CO)4
(二)、配合物的组成
一般配合物命名具体可按下述方法 (1)命名顺序 从后向前,或从右向左进行。 ( 2 )内、外界之间加“酸”或“化” 分开。外界卤素用“化”分开。 ( 3 )配体与中心离子(原子)之间 加“合”分开。
(4)中心离子氧化数可紧跟中心离子后, 用罗马字母表示,且加上小括号。如氧 化数为零,可不必表出。 ( 5 )配位体各数用中文一、二、三、 四……表示;“一”可省略,配体之间 用“ ·”相隔。 配位体数-配位体名称-“合”-中心 离子名称-中心离子氧化数(罗马数)
平 面 正 方 形
H3N
八面体构型配合物有多种类型的几何异构体,如 [CrCl2(NH3)4]、[PtBr3(NH3)3]几何异构体有:
几何异构体现象不发生在配位数为 2(直线构型)、3(三角构型)或4 (四面体构型)的配合物中,因为上述 构型中所有配位位置都是彼此相邻的。
对于配位数为 5 、7和 8 的配合物, 原则上也会出现几何异构现象,但实际 观察到的为数不多,并且都是新近发现 的。
例:在[Co(en)2Cl2]Cl配合物中,中心离 子的电荷及配位数分别是 (A)+1 和 4 (B)+3 和 6 (C)+3 和 4 (D)+1 和 6 (E)+3 和 2
(三)、配合物的命名 配合物的命名服从一般无机化合物 的命名原则,因此在含配离子的化 合物中,命名时阴离子在前,阳离 子在后。 不同之处在于必须标明配合物的特 征部分-配合物的内界。
配合物的类型
1.简单配合物:只含一个中心离子,每个配位体只 有一个配位原子与中心离子成键。如〔Co(NH3)4Cl2〕 Cl 2.螯合物:具有环状结构的配合物,它是由两个或
两个以上的配位原子(多齿配位体)与中心离子 成键形成的。如:〔Cu(en)2〕2+
3.此外还有:多核配合物;羰基化合物,如四 羰合镍〔Ni(CO)4〕烯烃配合物,多酸配合物等
旋光异构体的判断方法
判断一个分子是否有旋光异构体的条件是:通 常可根据 是否具有对称面和对称中心 来确定。一般说来,当分子没有对称平面和 对称中心时,分子就有不重叠的镜像,而有旋 光异构体。若分子有对称平面或对称中心,则 一定无旋光异构体。 6配位的八面体配合物和4配位的四面体配合物 常有旋光异构现象。平面正方形配合物除配体 本身具有光学活性外,还未见旋光异构体,这 是因为一般情况下分子平面就是对称面。
配合物在组成上一般包括内界和外界 两部分。 中心体(离子或原子) 内界 配合物 配体(单齿或多齿配体) 外界
现以[Cu(NH3)4]SO4为例说明配合物 的组成。 内界 外界 [ Cu (NH3) 4 ]2+ SO42中 配 配 配 外 心 位 位 位 界 离 原 体 数 离 子 子 子
1. 内界
三 、配合物的异构现象
化学组成相同的配合物可以有不同结构的 分子或离子存在。这就是配合物的异构现象。 配合物的异构主要有立体异构、构造异构两种 类型。其中立体异构又分几何异构和旋光异构。
1.几何异构
几何异构是指化学组成相同,仅仅由于 配体围绕中心离子的位置不同而产生的结 构、性质不同的几何体。最常见有顺式、 反式两种异构体。如:PtCl2(NH3)2 有两种 几何异构式:
4、配离子的空间构型与中心离子的杂化 方式有关,如:以Sp3杂化轨道与配体成 键形成的配离子是四面体构型。
配 离 子 的 空 间 构 型
5.配合物有内轨型、外轨型之 分。在形成配离子时,若中心离 子或原子所提供的轨道都是最外 层轨道,则形成配离子称为外轨 型;若中心离子或原子提供轨道 中有一部分是次外层轨道,则形 成的配离子称为内轨型。
(6)配体命名先后要求: ① 配体若有阴离子和中性分子,则阴离子 先命名。 ② 配体若有无机物种和有机物种,则无机 物种先命名。 ③ 配体若有两种或两种以上无机分子,则 可按配位原子元素符号第一个字母的顺序, 英文字母顺序先的先命名。
OH-、(羟基)F-、(氟)PH3、(膦) NO2-、(硝基)N2(双氮)
例题:
1.配合物 [Fe (en)3]Cl3,其配位体是 _________,中心离子的配位数是 _____________。 2.配合物 [Co(NH3)4(H2O)2]Cl3,其中 心离子是_________,配位体是 ______________ 3.[PtCl2(NH3)2]的配位体是________, 配位原子是_________。
• 在配合物化学式中用方括号表示内 界。 • 配合物的内界能稳定地存在于晶体 及水溶液中。它是配合物的特征部 分,它的结构和性质与其他离子不 同。 如: [ Cu (NH3) 4 ]2+
2.外界
• 不在内界的其他离子,如SO42- 写 在方括号外,构成配合物的外界。 • 内界与外界之间的结合力是离子键, 故在溶液中内、外界是分离的,分 别以离子状态存在于溶液中。 • 配位分子则没有外界。
4.配位体和配位原子
在中心离子周围结合着一定数目的中性分 子或阴离子,称配位体。 配位体中提供孤对电子并与中心离子直接 连结的原子(如NH3中的N)称为配位原子。
配位体可以是中性分子如H2O、NH3 也可以是阴离子如CN-、X- 配位原子至少有一个孤对电子,通常作为配位原 子的是电负性较大的非金属元素,常见的配位原 子如: F 、 Cl 、 Br 、 I 、 N 、 O 、 S 、 H - (氢化物) 等元素的原子 。 单齿(含有一个配位原子)CO、 H2O、NH3、OH-、F-、PH3、NO2-、N2、 配 H 、CH2=CH2 、C6 H6 、含氧和氮的有机物。 位 体 多齿配体(多个配位原子)
前一种分 子内有对 称 平 面 (如虚线 所示)无 旋光异构 体;后五 种分子内 无对称平 面和对称 中心,各 有一种旋 光异构体 (图从略)
3.构造异构
常见的构造异构有电离异构、水合异构、键合 异构、配位异构、和配体异构等。
(1)电离异构:若配合物具有相同的化学组成,但在水
溶液中产生不同的离子,则它们互为电离异构。如紫色 的[CoBr(NH3)5] SO4和红色的[CoSO4 (NH3)5] Br互为电 离异构。
配合物与复盐的区别
K2[HgI4 ] = 2K+ + [HgI4] 2(配合物)
KAl(SO4) 2· 12H2O = K+ + Al3+ + 2SO42- + 12H2O
(复盐)
3.中心离子
配合物的结构比较复杂,它都有一 个金属离子作为整个配合物的核心 (离子占据着中心位置)称作中心 离子。 中心离子(或原子)又称为配合物 形成体。一般是金属离子,特别是 过渡元素的金属离子。
例:K[PtCl3(NH3)]的正确命名是
(A)一氨· 三氯合铂(II)酸钾 (B)三氯· 一氨合铂(II)酸钾 (C)三氯· 氨合铂(II)化钾 (D)三氯化氨合铂(II)酸钾 (E)一氨· 三氯合铂(II)化钾