11第十一章 配位化合物4
物;
而Fe3+与CN-配位时,5个自旋平行的3d电子发生重 排,变为只有1个单电子,所以是d2sp3杂化,形成内
轨型配合物。
第五节 配位化合物的稳定性
一、配位个体的标准稳定常数 二、配位个体的稳定性 三、配位平衡的移动
一、配离子的稳定常数
将氨水加到CuSO4溶液中起初生成蓝色氢氧化铜沉淀,继续 滴加氨水,沉淀溶解,生成深蓝色溶液,研究证明Cu2+和 NH3发生了可逆反应:
M
3.配位数
配位数:
配合物中直接同中心离子形成配位键的配位原子的总数目。 一般的简单配合物的配体是单基配体,中心离子配位数即 是内界中配体的总数。 例如配合物[Co(NH3)6]3+.配位数为6 . 在配合物[Zn(en)2]SO4中,中心离子Zn2+与两个乙二胺分 子结合,而每个乙二胺分子中有两个N原子配位,故Zn2+ 的配位数为4。
5.0108
已知配位个体的浓度,利用配位个体的标准 稳定常数可以计算配体和中心原子的平衡浓度。
例题
例11-2 计算 NH3 的浓度为1.0 mol·L-1的0.10 mol·L1 [Ag(NH3)2]+ 溶液中的 Ag+ 的浓度。 解:配位反应为:
Ag+ 2NH3 [Ag(NH3 )2 ]
溶液中 Ag+ 的浓度为:
MLv z vz
Mz vLz
改变 Mz 或 Lz 的浓度,都会使上述平衡发生移 动。当 Mz 或 Lz 的浓度增大时,平衡向生成配 位个体的方向移动;而当 Mz 或 Lz 的浓度降低
时,平衡向配位个体解离的方向移动。
(一)酸度的影响 当配位个体中的配体的碱性较强时,它们均易
与 H+ 结合生成难解离的物质,因此当溶液中 H+ 浓 度发生变化时,就会影响配位个体的配位平衡。
三、配位化合物的化学式的书写原则
1 对整个配合物的命名 : 遵循一般无机化合物的命名,称为某化某、某酸某和某某 酸等。搞清楚配离子的名 称后,再按一般无机酸、碱和 盐的命名 方法写出配合物的名 称。 配离子按下列顺序依次命名 : 配体数(汉字)→配体名 称→“合”→中心离子名 称及 其氧化数(用罗马数字标明氧化数)。
c c [Ag(NH3 )]
NH3
配离子的稳定常数K f是逐级稳定常数的连乘积,即:
K f = K1·K2·K3……Kn
例11-1 在含有 Zn2+ 的稀氨水溶液中,达配位平衡 时,有一半 Zn2+形成[Zn(NH3) 4]2+,自由氨的浓度为 6.7×10-3 mol·L-1。计算 [Zn(NH3)4]2+ 的标准稳定常 数。
单基配体:
只含有一个配位原子的配体,
如X-、NH3、H2O、CN-等。
多基配体:
含有两个或两个以上配位原子并同时与一个中心离
子形成配位键的配体,
如乙二胺H2NCH2CH2NH2(简写作en)及草酸根等,其配位情 况示意图如下(箭头是配位键的指向):
CH2 H2N
CH2 NH2
O C
-O
O C
O-
M
配位 Cu2+ + 4NH3 ⇌ [Cu(NH3)4]2+
解离
配位反应和解离反应的速度相等时,达到了平衡状 态,称为配位解离平衡。
配位 Cu2+ + 4NH3 ⇌ [Cu(NH3)4]2+
解离
配离子的稳定常数
K
Θ f
c / [Cu(NH3 )4 ]2
(c Cu
2
/cΘ
)
(c
NH3
cΘ / cΘ)4
解:生成[Zn(NH3) 4]2+ 的配位反应为:
Zn2+ + 4NH3 [Zn(NH3 ) 4 ]2+
[Zn(NH3) 4]2+ 的标准稳定常数为:
Ks
{[Zn(NH3
)4
]2+
}
[ceq
(
ceq Zn
{[Zn(NH3 )4 2+ ) / c ][ceq
]2+}/ c ( NH3 )
/
c
]4
1 (6.7 103 )4
(二)外轨配合物和内轨配合物
外轨型配合物:
在形成配合物时,中心离子全部以外层空轨道参与杂化成键,所形
成的配合物。又称高自旋配合物,即是采用sp、sp3、sp3d2等杂
化轨道成键的配合物,如[Zn(NH3)4]2+、[FeF6]3-等;
内轨型配合物:
在形成配合物时,中心离子的次外层(n-1)d内层轨道参与杂化
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(称为配体)和具有接受孤对电子或多个不定 域电子的原子或离子(统称中心原子),按一定的组成 和空间构型所形成的化合物。
[Cu(NH3)4]SO4
中配配 心体位 离数 子
内界 外界
配合物
K3[Fe(CN)6]
中 配配 心 体位 离数 子 外界 内界
胺·一吡啶合铂(Ⅱ)
[PtCl2(NH3)2] [Ni(CO)4]
二氯·二氨合铂(Ⅱ) 四羰基合镍
两可配体的不同配位原子也可以用不同的名称
来表示,如 “硫氰酸根” 表示 SCN-,为 S 配位,
“异硫氰酸根”表示 NCS-,为 N 配位;“亚硝酸
根”表示 ONO- ,为 O 配位;“硝基”NO表2 示
不同配离子的K f值不同。
逐级稳定常数:
在溶液中,配离子的生成一般是分步进行的,因此溶液中存在着 一系列的配位平衡,每一步都有相应的稳定常数。
例如:
Ag+ + NH3 ⇌[Ag(NH3)]+
c[Ag(NH3 )]
K 1
c c Ag
NH3
[Ag(NH3)]+
+
NH3
⇌
[Ag(NH3)2K]+2
c[Ag(NH3 )2 ]
成键,所形成的配合物。也称低自旋配合物,即采用dsp2或d2sp3
等 杂 化 轨 道 成 键 的 配 合 物 , 如 [Cu(NH3)4]2+ 、 [Ni(CN)4]2 - 、 [Fe(CN)6]3-等。
一般内轨型配合物比外轨型配合物的稳定性大得多。
例:[FeF6]3-的形成
Fe3+离子的价电子构型为3d54s04p04d0。
② 为了形成稳定的配合物,中心离子所提供的空轨 道必须首先进行杂化,形成数目相同的新的等性杂 化轨道。
以杂化轨道成键,在形成配合物时,中心离子的杂 化轨道与配体的孤对电子所在的轨道发生重叠,从 而形成配位键。
③ 配离子的空间结构、中心离子的配位数以及配离 子的稳定性,主要决定于形成配位键时所用杂化轨 道的类型。
许多配位个体中的中心原子在水溶液中发生水解 作用,使溶液的 H+ 浓度增大。因此 H+ 浓度的改变 会影响中心原子的水解平衡,从而影响配位个体的 配位平衡。
(二)沉淀剂的影响 在配位个体溶液中加人一种沉淀剂,与配位个体
解离出的中心原子生成难溶强电解质,将使配位平衡 向配位个体解离方向移动。配位个体的标准稳定常数 越小及难溶电解质的标准溶度积常数越小,配位个体 越易转化为沉淀。
Fe3+离子的d电子由于受到CN-离子强烈的排斥作用 而发生重排,5个d电子挤压成对以空出2个3d轨道, 采取d2sp3杂化接受6个CN-离子的孤电子对成键。
其形成过程示意图如下:
(三) 配合物的磁矩
通常可利用配合物的中心原子的未成对电子 数判断是内轨配合物还是外轨配合物。
配合物的磁矩与未成对电子数的关系为:
第十一章 配位化合物
第一节 第三节 第四节 第五节
配位化合物的基本概念 配位化合物的化学键理论 螯合物 配位化合物的稳定性
第一节 配位化合物的基本概念
一、配位化合物的定义 二、配位化合物的组成 三、配位化合物的化学式的书写原则 四、配位化合物的命名 五、配位化合物的分类
一、配合物及其组成
配合物的定义 :
注意配位数与配位体数的区别
4.配离子的电荷数
配离子的电荷等于中心离子和配体电荷的代数和。
在[Co(NH3)6]3+、[Cu(en)2]2+中,配体都是中性分子,所以 配离子的电荷等于中心离子的电荷。在[Fe(CN)6]4-中,中心 离子Fe2+的电荷为+2,6个CN-的电荷为-6,所以配离子的 电荷为-4。
N
/ B
N(N 2) B
未成对电子数与磁矩的理论值
0
1
2
3
4
5
0.00 1.73 2.83 3.87 4.90 5.92
实验测得[FeF6]3-和[Fe(CN)6]3-的磁矩分别 为5.92 B.M.和1.73 B.M..
代入式
可求得n分别为5和1, ≈ n(n 2) (B. M.)
表明Fe3+离子与6个F-离子配位时,5个3d电子未发 生重排,故采用sp3d2杂化轨道成键,为外轨型配合
解:AgCl 溶于 NH3 溶液中的反应为: AgCl(s) 2NH3(aq) [Ag(NH3)2 ]+ (aq) Cl (aq)
反应的标准平衡常数为:
ceq{[Ag(NH3 )2 ]} ceq (Cl )(NH3 ) ]2
c
ceq{[Ag(NH3 )2 ]} ceq (Cl-) ce(q Ag)
若含有不同的配体:
阴离子先于中性分子,无机配体先于有机配体,简单配体 先于复杂配体。
例如:
K4[Fe(CN)6]
六氰合铁(Ⅱ)酸钾
K3[Fe(CN)6]
六氰合铁(Ⅲ)酸钾
NH4[Cr(SCN)4(NH3)2]