配位化合物ppt课件.ppt

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第七章配位化合物（Coordinationcompounds）,例如：

金属离子在溶液中大部分是以水合配离子的形式存在，象Fe（H2O）63；动、植物还有人体中也有许多配合物，象人体中输送氧气的血红蛋白是铁的配合物，绿色植物中的叶绿素主要成分是镁的配合物。

配合物涉及的领域非常多，应用也非常广泛：

化学模拟生物固氮、人工模拟光合作用、太阳能的利用等，也与配合物密切相关。

所以了解一些配合物的基本知识是非常必要的。

（配合物的基本概念）,配位化合物简称配合物,也叫络合物。

像我们熟悉的Cu（NH3）42、Ag（NH3）2等都是配合物。

实际上，自然界中绝大多数的无机化合物都是以配合物的形式存在的。

7.1配合物的基本概念（Elementaryconceptsofcoordinationcompounds）,一、配合物定义：

含有配离子或形成配分子的化合物,配离子：

由一个简单正离子（或原子）和几个中性分子（或负离子）以配位键结合而成的复杂离子。

习惯上，配合物和配离子没有严格区分，配离子也可以叫配合物。

二、组成,（配位化合物的组成）,内界是整个配合物的中心，由中心离子（或原子）和配体构成。

它们在溶液中不以简单离子存在，而是一个整体。

（一）中心离子：

配离子的核心，一般是带正电荷的金属离子，也有的是原子。

过渡金属的离子最适合做中心离子（BB）：

Fe2+、Fe3+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Ag+；也有少数高氧化态的非金属元素离子：

Si（）、P（）。

（二）配体（Ligand）与配位原子：

配离子中，与中心离子紧密结合的中性分子或负离子叫配体。

、en、EDTA,常见配体：

配体中，有一个原子可以提供孤电子对，与中心离子以配位键相结合，这个原子叫配位原子。

配位原子一般为电负性较大的非金属元素的原子，如：

C、N、O、S、X。

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（多为有机分子）,en：

EDTA：

（三）配位数（Coordinationnumber）：

直接同中心离子配合的配位原子的数目，叫中心离子的配位数。

单齿配体：

配位数配体数Cu（NH3）42+：

4；Ag（S2O3）23-：

2；Co（H2O）2Cl42-：

6,多齿配体：

配位数配体数齿数Cu（en）22224,常见配位数为2、4、6。

个别的也有奇数的，如：

Fe（CO）5、TiF53,a、电荷：

b、半径：

c、浓度：

d、温度：

中心离子电荷越高，配位数越大；配位体负电荷增加，配位数减小。

中心离子半径越大，配位数越大；配位体半径越大，配位数越小。

一般增加配位体浓度有利于形成高配位数的配合物。

温度升高配位数减少。

影响配位数大小的因素：

（四）配离子的电荷：

中心离子电荷配体电荷,反过来，根据配离子的电荷数和配体的电荷数，也可以推算出中心离子的电荷数。

三、配合物的类型（Typesofligand）,配合物的种类非常多，主要有三大类：

（一）简单配合物：

单齿配体与中心离子形成的配合物。

（二）螯合物：

多齿配体与中心离子形成的具有环状结构的配合物。

（螯合物）,最常见的螯合剂：

en、EDTA,配盐；配酸；配碱；配分子,（三）金属有机化合物：

金属原子直接与有机配体中的碳原子结合的配合物。

如：

二茂铁Fe（C5H5）2,根据成环原子数目，可以分成四元环、五元环、六元环、七元环，其中五元环和六元环最稳定，而且，环的数目越多越稳定，Cu（en）22中有两个五元环，CaY2有五个五元环。

大多数螯合物都有特征颜色，难溶于水，所以分析中常用EDTA来做配位滴定。

配酸:

XXX酸如HBF4,H2SiF6,配碱：

氢氧化如Cu（NH3）4（OH）2,配盐：

简单酸根加“化”字（某化某）；如：

Co（H2O）（NH3）5Cl3复杂酸根加“酸”字（某酸某）；如Cu（NH3）4SO4；K3Fe（CN）6,四、配合物的命名（Nomenclatureofcomplexes）,先阴离子后阳离子，,

（1）服从一般的无机化合物的命名规则。

命名原则:

按照中国化学会无机专业委员会制定规则命名,例Cu（NH3）42+四氨合铜（II）配离子,无机配体与有机配体共存时，无机配体在前；KPt（Py）Cl3三氯一吡啶合铂（）酸钾,多种无机配体共存时，阴离子配体在前，中性分子在后；KPt（NH3）Cl3三氯一氨合铂（）酸钾,配体类型相同，按配位原子元素符号英文字母顺序排列；Co（H2O）（NH3）5Cl3三氯化五氨一水合钴（）,

（2）内界多种配体共存时命名顺序,配体类型、配位原子、原子数都相同，按结构式中与配原子相连的原子的元素符号英文字母顺序排列；Pt（NH3）2（NO2）（NH2）一胺基一硝基二氨合铂（）,配体类型、配位原子都相同，原子数少的在前；Pt（en）2（Py）2Cl2氯化二吡啶二乙二胺合铂（）,a、配离子作阴离子,六氟合硅（）酸钠,三氯一氨合铂（）酸钾,H2SiF6Na2SiF6KPt（NH3）Cl3,六氟合硅（IV）酸,b、配离子作阳离子,Cu（NH3）4（OH）2Co（NH3）5ClCl2,氢氧化四氨合铜（II）,c、中性配合物,Pt（NH3）2Cl2Ni（CO）4,二氯二氨合铂（）,（3）举例,氯化一氯五氨合钴（）,四羰基合镍,-NO2-（以氮原子为配位原子）硝基-ONO-（以氧原子为配位原子）亚硝酸根-SCN-（以硫原子为配位原子）硫氰酸根-NCS-（以氮原子为配位原子）异硫氰酸根,Cu（NH3）42+铜氨配离子Ag（NH3）22+银氨配离子K3Fe（CN）6铁氰化钾（赤血盐）K4Fe（CN）6亚铁氰化钾（黄血盐）H2SiF6氟硅酸,（4）某些配位体具有相同的化学式，但由于配位原子不同而有不同的命名，使用时要加以注意:

（5）有些常见的配合物都有些习惯用名:

练习,KPt（NH3）Cl3,三氯一氨合铂（）酸钾,八羰基合二钴,Co（H2O）（NH3）3Cl2Cl,氯化二氯三氨一水合钴（）,Co（en）2（ONO）2NO2,亚硝酸二亚硝酸根二乙二胺合钴（）,Co2（CO）8,配合物最主要的特征就是中心离子与配位原子之间是以配位键结合的。

这种特殊的结合方式使得配合物具有特殊的稳定性和空间构型。

下面我们就来介绍一下配合物的价键理论如何来解释配位键和配离子的空间构型。

中心离子提供空轨道：

电子对接受体Lewis酸配位体提供孤对电子：

电子对给予体Lewis碱,7.2配合物的结构价键理论和空间构型,一、价键理论的要点,配合物的价键理论是在共价键的价键理论的基础上发展起来的。

价键理论认为：

配位键是中心离子通过空轨道，接受配位原子提供的孤对电子，形成的一类特殊的共价键。

中心离子空轨道,配位键,配体含孤对电子的轨道,配位键的形成,1、条件：

中心离子具有空的原子轨道（主要是长周期的过渡元素）；,配体中的配位原子有孤对电子,2、杂化：

中心离子在配体作用下，提供的成键的空轨道首先进行杂化，形成不同类型和空间构型的杂化轨道，然后再与配位原子重叠成键，从而产生了不同空间构型的配离子。

二、配合物的杂化类型和空间构型,

（一）配位数为2：

sp杂化，直线型,如：

Ag（NH3）2，Ag属第B族，第五周期,Ag：

4d105s1Ag：

4d10（5s05p0）,空间构型为直线型,这种杂化方式与我们前面介绍过的sp杂化基本相同，只是参加杂化的轨道是空轨道。

再如：

Ag（CN）2-、Cu（NH3）2+等，中心离子采取的也是sp杂化。

（二）配位数为4：

1.sp3杂化：

四面体型Zn（NH3）42Zn：

3d104s2Zn2：

3d10（4s04p0）,在NH3作用下，Zn2采取了sp3杂化，形成正四面体型的杂化空轨道，与配体中NH3中N原子的4对孤对电子形成四个配位键。

空间构型：

正四面体。

再如；Ni（NH3）42、CoCl42、HgI42,Zn（NH3）42结构图,2.dsp2杂化：

平面正方形Ni（CN）42Ni：

3d84s2Ni2：

3d8（4s04d0）,Ni2在CN作用下，3d轨道电子重排，空出一个d轨道，然后一个3d轨道、一个4s轨道和两个4p轨道参加杂化，形成4个dsp2杂化轨道，空间构型为平面正方形，然后接受CN中C提供的4对孤对电子，形成4个配位建，配离子构型：

平面正方形。

再如：

Cu（NH3）42、PtCl42,Ni（CN）42结构图,（三）配位数为6：

正八面体型,1.sp3d2杂化：

FeF63-Fe：

3d64s2Fe3：

3d5（4s04p04d0）,与F-形成配合物时，Fe3采取sp3d2杂化，产生6个呈八面体构型的sp3d2杂化轨道，接受6个F-提供的6对孤对电子，形成6个配位键。

配离子构型：

正八面体。

（外轨型配合物和内轨型配合物）,2.d2sp3杂化：

Fe（CN）63,与CN配位时，Fe3内层d轨道电子重排，空出2个d轨道，采取的是d2sp3杂化。

配离子构型：

正八面体。

我们看到，在配位数为4和6时，分别出现了两种不同类型的杂化方式。

其中dsp2和d2sp3杂化，有内层的d轨道参加，这种杂化形成的配合物叫内轨型配合物；sp、sp3、sp3d2杂化时全部由外层轨道参加，这样形成的配合物叫外轨型配合物。

内轨型：

dsp2、d2sp3,外轨型：

sp、sp3、sp3d2,三、内轨型配合物与外轨型配合物,如何来判断一种配离子是内轨型还是外轨型呢？

对于配位数为4的配离子，可以通过空间构型来判断，但配位数为6时，这种办法就行不通了。

通常判断的依据是磁矩。

（磁矩的计算）,根据m值，可以近似求出配离子的单电子数，根据单电子数，我们可以推断出中心离子的内层轨道有没有电子重排，从而可以判断内层轨道有没有参加杂化。

也就是说，通过比较杂化前后中心离子的单电子数是否相同，就可以判断出杂化类型，对于多数配离子来说，可以用这种方法来判断内、外轨型。

但中心离子为d1、d2、d3时，这种方法就失灵了。

一般来说，内轨型配合物因为有内层d轨道参与杂化，能量较低，所以比结构相似的外轨型配合物要稳定。

稳定性：

内轨型外轨型,配离子的稳定性可以用稳定常数来衡量。

在配离子中，中心离子和配体通过配位键紧密结合在一起，但在溶液中，并不是完全以配离子形式存在的，仍然有少部分发生了解离：

说明Cu（NH3）42解离出了少量Cu2，所以配离子在水溶液中存在解离平衡:

（需要指出：

配离子的解离并非一步完成，而是分级解离的，与多元弱酸的解离相似。

）分级解离,7.3配合物在溶液中的解离,一、配离子的解离平衡,（Formationconstant）,（Dissociationconstant）,一定温度下的,或,，可以通过实验测出来。

对于构型相同的配离子，,越大，说明配离子越稳定，,解离程度越小；,越小，说明配离子越不稳定，解离,程度越大。

（P333附录6）,（不稳定常数和稳定常数）,二、配合物形成时性质的改变,1.颜色的改变,2.溶解度改变,FeOH（H2O）52+（黄）Fe（NCS）n3-n（血红色）（n=16）,3.电极电势的变化,氧化态形成稳定的化合物，电极电势变小。

=+0.85V,=-0.37V,SCN-,NH3,4.酸碱性改变,HF：

Ka=3.510-4,三、有关配位平衡的计算,1.计算配合物溶液中各离子的浓度,例1：

在50.0cm30.20moldm-3AgNO3溶液中加入等体积的1.00moldm-3NH3H2O，计算平衡时溶液中Ag+、Ag（NH3）2+和NH3的浓度。

已知：

解：

分析找出平衡浓度，带入平衡常数表达式。

起始浓度：

设平衡时Ag浓度为xmoldm3：

x0.502（0.10x）0.10x,一般配离子稳定常数都很大，在溶液中以游离态存在的Ag浓度非常小，可以采用近似计算：

0.10-x0.10,0.30+2x0.30,x9.90108（moldm3）,c（Ag）9.90108moldm3,c（NH3）0.30mol