第四章_无机反应机理和无机化合物的合成方法

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化学化合物的合成与反应机理

化学化合物的合成与反应机理

化学化合物的合成与反应机理化学合成是化学领域中重要的研究方向之一。

通过合成化学,人们可以产生各种各样的化合物,并研究它们的性质与反应机理。

本文将介绍化学化合物的合成方法以及相关的反应机理。

一、化合物的合成方法1.1 直接合成法直接合成法是一种最常见的化合物合成方法。

该方法通过将原子或分子直接反应生成目标化合物。

在此过程中,化学反应发生在物质间或分子内部,产生新的化学键。

直接合成法可分为以下几种类型:1.1.1 酸碱反应酸碱反应是一种基础的直接合成方法。

当酸与碱混合时,生成盐和水。

例如,氢氧化钠与盐酸反应产生氯化钠和水的化学方程式为:NaOH + HCl → NaCl + H2O1.1.2 氧化还原反应氧化还原反应涉及电子的转移和氧化态的变化。

在氧化还原反应中,氧化剂从反应物中获得电子,而还原剂将电子提供给反应物。

例如,铁与氧气反应生成铁(III)氧化物的化学方程式为:3Fe + O2 → Fe2O31.1.3 合成氨合成氨是一种重要的工业过程,采用直接合成法。

该方法通过将氮分子与氢分子反应生成氨。

例如,合成氨过程的化学方程式为:N2 + 3H2 → 2NH31.2 间接合成法除了直接合成法,还有一些化合物的合成方法采用间接合成法。

这些方法通常涉及中间体的生成,然后通过进一步的反应得到目标化合物。

1.2.1 加成反应加成反应是一种常见的间接合成法。

在加成反应中,两个或更多分子中的一个或多个原子或基团相互连接。

例如,醛与胺反应生成醛胺的化学方程式为:RCHO + R'NH2 → RCH(NHR')OH1.2.2 重排反应重排反应是一种通过原子重新排列来合成新化合物的方法。

重排反应常发生在有机化合物中,其中碳原子重新排列形成不同的化学键。

例如,异构化反应是一种常见的重排反应,将顺式异构体转化为反式异构体。

该反应可通过调整原子之间的空间排布来实现。

二、化合物的反应机理反应机理是指化学反应的分子层面细节,包括反应中的中间体、过渡态和反应路径等。

无机化学合成方法

无机化学合成方法

无机化学合成方法无机化学合成方法指的是通过化学反应将原材料转化成所需的无机化合物的方法。

在实验室中,无机化学合成方法是一种常用的手段,广泛应用于材料科学、催化剂制备、功能材料设计等领域。

本文将介绍几种常见的无机化学合成方法。

1. 沉淀法沉淀法是一种常见的无机化学合成方法,通过控制反应条件,使溶液中的溶负离子与溶正离子发生反应生成沉淀。

沉淀法常用于合成无机盐类、氧化物和氢氧化物等无机化合物。

例如,制备氢氧化铜的实验中,可以将铜盐加入氢氧化钠溶液中反应生成深蓝色沉淀。

2. 水热合成法水热合成法是利用高温高压水溶液中的热力学参数,以及水分子的溶剂能力进行合成的方法。

该方法广泛应用于制备陶瓷材料、纳米颗粒、多孔材料等。

水热合成法具有简单、环境友好等优点。

例如,通过水热合成方法可以制备出具有特定形状和尺寸的二氧化钛纳米颗粒。

3. 气相合成法气相合成法是一种将气体反应物在高温条件下进行化学变换的合成方法。

气体反应物经过一系列反应,形成所需的无机化合物。

常见的气相合成方法包括化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)和物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,PVD)。

气相合成法广泛应用于薄膜的制备、纤维材料的合成等领域。

4. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种将溶液转变为凝胶或固体的合成方法。

通过溶胶-凝胶法可以合成出具有特定形貌、结构和功能的无机材料。

该方法具有制备复杂形态材料的能力,广泛应用于催化剂的制备、光催化材料的合成等。

例如,通过溶胶-凝胶法可以制备出二氧化硅凝胶材料,具有高比表面积和孔隙结构,可用于吸附分离、催化反应等领域。

总结:无机化学合成方法是实验室中常用的方法之一,通过控制反应条件和选择合适的原料,可以合成出各种无机化合物。

本文介绍了沉淀法、水热合成法、气相合成法和溶胶-凝胶法四种常见的无机化学合成方法。

这些方法在材料科学、催化剂制备和功能材料设计等领域具有重要的应用价值。

无机化合物的合成方法与反应机理

无机化合物的合成方法与反应机理

无机化合物的合成方法与反应机理无机化合物是由无机元素组成的化合物,具有重要的应用价值。

本文将介绍几种常见的无机化合物的合成方法和反应机理。

一、金属氧化物的合成金属氧化物是由金属离子和氧离子组成的化合物,在实验室中可以通过以下几种方法进行合成:1. 燃烧法:将金属样品置于氧气的环境中进行燃烧反应,生成金属氧化物。

例如,将铝片点燃后生成氧化铝。

2. 氧化法:将金属溶解在酸中,然后通过氧化剂氧化金属离子,生成金属氧化物。

例如,将铜片溶解在硝酸中,然后加热,生成氧化铜。

3. 沉淀法:通过两种溶液反应生成沉淀,沉淀即为金属氧化物。

例如,将钠水溶液和铜硝酸溶液混合,生成沉淀,过滤后得到氧化铜。

金属氧化物的合成反应机理主要涉及金属离子和氧离子的反应过程,具体机理需要通过实验和理论分析相结合来研究。

二、氧化还原反应的合成氧化还原反应是无机化合物合成中常见的反应类型,它涉及电子的转移过程。

以下是几种常见的氧化还原反应合成方法:1. 直接反应法:将金属与非金属或氧化剂直接反应,生成相应的氧化物。

例如,将金属钠与氧气反应,生成氧化钠。

2. 置换反应法:通过一种金属离子置换另一种金属离子,生成不同的化合物。

例如,将铜片放入含有银离子的溶液中,银离子被铜离子置换,生成铜盘。

3. 过渡金属配合物合成:过渡金属离子可以与配体形成配合物,合成各种无机化合物。

例如,钴离子与氨配体形成六水合钴离子。

氧化还原反应的机理涉及电子的转移过程,需要深入研究反应物的电子结构和反应条件的影响。

三、酸碱中和反应的合成酸碱中和反应是无机化合物合成中常见的反应类型,它涉及酸、碱之间的中和反应。

以下是几种常见的酸碱中和反应合成方法:1. 酸与碱中和反应:在适当的反应条件下,酸和碱反应生成盐和水。

例如,硫酸与氢氧化钠中和反应,生成硫酸钠和水。

2. 酸碱沉淀反应:酸和碱反应生成不能溶解于水的沉淀物。

例如,硫酸与氯化钠反应,生成无溶解度的氯化铅沉淀。

酸碱中和反应的机理涉及氢离子和氢氧根离子之间的结合,并通过电荷平衡生成中性的盐。

无机化学五版习题答案

无机化学五版习题答案

无机化学五版习题答案无机化学是化学的一个重要分支,研究的是无机物质的性质、结构、合成和应用等方面。

对于学习无机化学的学生来说,习题是检验自己掌握程度的重要手段。

而《无机化学五版》是一本经典的教材,其中的习题也备受关注。

本文将为大家提供《无机化学五版》习题的答案,希望能够帮助大家更好地学习和理解无机化学知识。

第一章:无机化学基础知识1. 无机化学的研究对象是无机物质。

无机物质是指不含有碳-碳键的化合物,主要包括金属、非金属和金属与非金属的化合物。

2. 无机化学的分类方法有很多,常见的有按照元素周期表分类、按照化合价分类、按照化合物的性质分类等。

3. 无机化学的研究内容包括无机化合物的结构、性质、合成和应用等方面。

其中,无机化合物的结构研究是无机化学的重要内容之一。

第二章:无机化合物的结构1. 无机化合物的结构可以通过实验方法和理论计算方法进行研究。

实验方法包括X射线衍射、电子显微镜等,理论计算方法包括分子轨道理论、密度泛函理论等。

2. 无机化合物的结构可以分为离子晶体结构、共价晶体结构和金属晶体结构等。

离子晶体结构由阳离子和阴离子组成,共价晶体结构由共价键连接的原子组成,金属晶体结构由金属原子组成。

3. 无机化合物的结构对其性质和应用有重要影响。

例如,离子晶体结构的化合物具有良好的导电性和溶解性,共价晶体结构的化合物具有较高的硬度和熔点,金属晶体结构的化合物具有良好的导电性和热导性。

第三章:无机化合物的性质1. 无机化合物的性质包括物理性质和化学性质。

物理性质包括颜色、熔点、沸点等,化学性质包括酸碱性、氧化还原性等。

2. 无机化合物的物理性质与其结构密切相关。

例如,离子晶体结构的化合物通常具有高熔点,共价晶体结构的化合物通常具有较高的硬度。

3. 无机化合物的化学性质与其成分和结构密切相关。

例如,酸性氧化物可以与水反应生成酸,碱性氧化物可以与水反应生成碱。

第四章:无机化合物的合成1. 无机化合物的合成方法有很多,常见的有溶液法、固相法、气相法等。

无机反应的定义

无机反应的定义

无机反应的定义无机反应是指不涉及碳元素的化学反应。

在无机反应中,发生化学变化的物质通常是无机化合物,如金属、非金属元素及其化合物。

无机反应的研究对于了解无机化学的基本原理和应用具有重要意义。

无机反应可以分为合成反应、分解反应、置换反应和双替换反应等不同类型。

其中,合成反应是指两个或多个物质结合形成一个新的物质。

例如,氢气与氧气反应生成水,这是一种合成反应。

分解反应则相反,是指一个物质分解成两个或多个不同的物质。

例如,过氧化氢分解为水和氧气,这是一种分解反应。

置换反应是指一个元素或基团被另一个元素或基团替代的反应。

例如,铁能够与酸反应生成相应的盐和氢气,这是一种置换反应。

双替换反应是指两个化合物中的阳离子和阴离子互相交换的反应。

例如,氯化银和硝酸钠反应生成氯化钠和硝酸银,这是一种双替换反应。

无机反应在生活和工业中有着广泛的应用。

例如,金属的氧化反应是制备金属氧化物的重要方法。

另外,无机反应还可以用于制备化肥、药物、染料等化学品。

无机反应还可以用于分析化学,通过观察反应过程和产物形成,可以确定物质的成分和性质。

在无机反应中,反应速率和反应条件是非常重要的因素。

有些反应需要高温、高压或特定的催化剂才能进行,而有些反应则在常温下就可以进行。

反应速率可以通过改变反应物的浓度、温度和催化剂的使用来控制。

无机反应的机理是研究的重要内容之一。

通过研究反应的机理,可以了解反应的过程和关键步骤,从而优化反应条件和提高反应效率。

无机反应的机理研究还可以为设计新的无机材料和开发新的催化剂提供理论指导。

在实际应用中,无机反应的安全性也是需要考虑的因素。

有些无机反应会产生有毒气体或剧烈放热,需要采取相应的防护措施,确保操作人员和环境的安全。

无机反应是无机化学的核心内容之一。

通过研究无机反应,可以深入了解无机化学的基本原理和应用,为实际应用和科学研究提供重要的支持。

无机反应的研究还可以拓展我们对化学反应的认识,促进化学科学的发展。

无机合成化学简明教程课后习题参考答案

无机合成化学简明教程课后习题参考答案

⽆机合成化学简明教程课后习题参考答案1现代⽆机合成的内容和⽅法与旧时代相⽐有哪些变化?答:2为什么说⽆机合成化学往往是⼀个国家⼯业发展⽔平的标志?⽆机合成化学与国民经济的发展息息相关,在国民经济中占有重要的地位。

⼯业中⼴泛使⽤的三酸两破”,农业⽣产中必不可少的化肥、农药,基础建设中使⽤的⽔泥、玻璃、陶瓷,涂料⼯业中使⽤的⼤量⽆机料等⽆⼀不与⽆机合成有关。

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合成化学领域的每⼀次进步都会带动产业的⼀次⾰命。

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4您能举出⼏种由p区元素合成的⽆机材料吗?碳纳⽶管、5为什么从某种意义上讲,合成化学的发展史就是化学的发展史?6.⽆机合成有哪些热点领域?(1)特种结构⽆机材料的制备(2)软化学合成(3)极端条件下的合成(4)⽆机功能材料的制备(5)特殊聚集态材料的合成(6)特种功能材料的分⼦设计(7)仿⽣合成(8)纳⽶粉体材料的制备(9)组合化学(10)绿⾊化学。

7.什么是极端条件下的合成?能否举⼀例说明。

极端条件是指极限情况,即超⾼温、超⾼压、超真空及接近绝对零度、强磁场与电场、激光等离⼦体等。

例如,在模拟宇宙空间的情况下,可能合成出没有位错的⾼纯度品体。

8查阅⽂献,找出⼀例绿⾊合成原理在⽆机合成化学中的应⽤。

9何谓软化学合成⽅法?与所谓的“硬化学法”相⽐有什么特点?软化学是相对于硬化学⽽⾔的。

它是指在较温和条件下实现的化学反应过程。

特点:1.不需⽤⾼纯⾦属作原料2.制得的合⾦是有⼀定颗粒度的粉末,不需在使⽤时再磨碎3.产品本⾝具有⾼活性4.产品具有良好的表⾯性质和优良的吸放氢性能5.合成⽅法简单6.有可能降低成本7.为废旧储氢合⾦的回收再⽣开辟了新途径第⼆章低温合成1温度与物性有怎样的关系?什么是物质的第五态?温度与物性的关系:对于⼀般液体来说,随着温度降低,密度会逐渐增加。

无机化学讲义课件

无机化学讲义课件

酸碱反应的平衡与移动
总结词
详细描述
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研究酸碱反应的平衡状 态和移动方向
酸碱反应是化学中常见 的一类反应,通过研究 酸碱反应的平衡状态和 移动方向,可以深入了 解酸碱的性质和作用机 制。同时,酸碱反应在 日常生活和工业生产中 也有广泛应用。
酸碱指示剂和滴定分析 法
酸碱指示剂用于指示溶 液的酸碱性,滴定分析 法则是一种测定物质浓 度的分析方法。通过这 些手段,可以精确测定 酸碱反应的程度和物质 含量。
05
无机化学实验技术
实验基本操作与安全
实验基本操作
掌握实验基本操作技能,如称量 、加热、溶解、过滤、蒸发等, 是进行无机化学实验的基础。
实验安全
了解实验室安全知识,掌握实验 过程中可能出现的危险及应对措 施,确保实验过程的安全。
实验设计与数据处理
实验设计
根据实验目的和要求,合理设计实验 方案,包括实验材料的选择、实验步 骤的安排等。
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无机化学在人类生产生活中具有重要意义,它为人类提 供了丰富的物质基础,推动了能源、环境、材料科学等 领域的进步。例如,在能源领域,通过研究太阳能、风 能等可再生能源的转化和利用,可以解决能源危机和环 境污染问题;在环境领域,无机化学可以帮助我们了解 和治理环境污染,保护生态环境;在材料科学领域,通 过研究新型无机材料的合成和性质,可以推动材料科学 的发展,为人类创造更多的物质财富。
详细描述
氧化数是描述元素在化合物中氧化态的数值,氧化剂和还原剂则是参与氧化还原反应的角色。通过这 些概念,可以更好地理解和分类氧化还原反应。
04
无机化合物的分类与性质
单质与氧化物

无机合成原理及技术

无机合成原理及技术

无机合成原理及技术无机合成原理及技术无机合成是指通过化学反应使一种或多种无机物在一定条件下合成新的无机物的化学反应过程。

无机合成广泛应用于矿物学、地球化学、生态学、材料科学、工业药品生产和材料学等领域。

它是现代科技和社会发展的重要组成部分之一。

一、无机合成原理无机合成原理涉及了无机化学各个领域,主要可以从化学官能团、化学键和反应机理三个方面来进行讨论。

1. 化学官能团原理无机合成的化学官能团原理主要涉及了无机物中的离子(阳离子、阴离子)和桥配体(分子中两个或多个原子的配位点上配位取代的化学物质)等。

通过这些离子和配体的反应,可以得到新的无机物。

阳离子和阴离子的反应通常是直接组成盐或离子络合物。

例如,硝酸铜和氯化铁反应后可以得到硝酸铁和氯化铜:Cu(NO3)2 + FeCl3 → Fe(NO3)3 + CuCl2分子内配位取代的化学物质如果具有桥配性,将能促使化学反应的进行。

例如,二价的硫化物离子(S2-)在配位时可与两个质子配位形成硫氢盐,而氧化物离子则可以强烈协同桥配M(ox)2,如BaM(ox)2(M指金属离子)。

2. 化学键原理在无机化学反应中,形成化学键是至关重要的。

在不同的反应条件下,使用不同类型和性质的反应试剂可形成不同种类的化学键,以此来合成不同种类的无机物。

在利用化学键原理进行无机合成时,我们通常会碰到这样的情况:一个阳离子和一个阴离子之间,由于一种离子间作用力的存在(静电力)将会形成一种带电的复合物。

这种离子间作用力,通常会在化学反应中扮演重要的角色。

例如在硫酸钠和硝酸银反应时:Na2SO4 + AgNO3 → Ag2SO4 + 2NaNO3硫酸根离子与银离子反应之后,在产物中形成了银硫酸盐沉淀,而硝酸根离子则与钠离子结合形成了稳定的溶液。

3. 反应机理原理在无机化学反应过程中,反应机理通常具有很大的影响。

不同的反应机理可能会导致不同类型的反应产物,或者同一组反应试剂在不同反应条件下,可能会导致不同的反应机理。

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对于Pt2+配合物的研究发现某些配体会更容易促使处于其
反位的配体离去和取代,这种配体对其反位配体取代速率的 影响称为反位效应。
反位效应的典型例子大多限于Pt2+的配合物,其大小顺序: H2O ~ OH- ~ NH3 ~ 胺类 < Cl- ~ Br- < SCN- ~ I- ~ NO2- ~ C6H5< CH3- ~ S=C(NH2)2 < 膦类 ~ 胂类 ~ H- < 烯烃 ~ CO ~ CN-
2+ -

[Co(NH3)4(NH2)Cl]++H2O
[Co(NH3)4(NH2)Cl]
+

[Co(NH3)4(NH2)]2+ +Cl-
[Co(NH3)4(NH2)]
2+
+H2O

[Co(NH3)5OH]2+
这种机理称为共轭碱解离机理,用符号表示为D-CB机理。
图4-5 在SCN-存在下[Co(NH3)5NO3]2+的碱式水解机理
例如:
极化理论:在一个完全对称的配合物中,金属和每个配体间的 极化作用相同且相互抵消,在金属离子上不产生偶极,当配合 物中存在一个较易极化的配体 T时,在金属离子上就诱导出偶 极。因而对处于反位的离去配体 X产生排斥作用,减弱了金属 离子和X配体之间的键合,导致取代速率的增加。
+N +N 无反位效应
碱式水解速率远比酸式水解高和共轭碱的浓度又很低, 这表明共轭碱对水有很高的反应活性。目前认为是共轭碱带 有较低的电荷,同时NH2-配体对离去配体的排斥作用,以及 NH2-与Co2+之间产生π成键作用,因而离去配体较易失去 。
3. 异构化和外消旋化
(1) 异构化作用
顺-反异构
Cis-[Co(en)2Cl2]+
过渡态的 LFSE 比八面体的小, 活化能增加, 反应速率变小; 反之,反应速 率增加。
第一过渡系金属的二价离子的水交换反应速率次序:
V2 (惰性) Cr 2 Mn2 Fe2 Co2 Ni2 Cu 2 Zn2
对于碱金属和碱土金属的水交换反应机理可根据速率常 数的变化进行讨论。对于其他金属离子,除考虑速率常数外 主要可从反应的活化参数进行判断。
第四章 无机反应机理和 无机化合物的合成方法
§4.1 基本概念
§4.2 八面体配合物的取代反应
§4.3 平面正方形配合物的取代反应
§4.4 电子转移反应
§4.5 主族元素的反应
§4.6 催化反应
§4.7 无机化合物的合成方法
§4.1 基本概念
1. 取代反应机理类型
一般反应中,从反应物到产物的转变常是多步骤的过程,
活化热力学参数
§4.2 八面体配合物的取代反应
1. 配位水取代反应
水交换的速率
对于碱金属和体积较大 的碱土金属水交换反应非常 快,对于差不多大小的碱金 属和碱土金属离子 M+ 和 M2+ ,电荷低的 M+交换速率快。
反应机理属于解离机理
对于过渡金属离子,其 d 电子的结构对交换速率会产生 重要的影响。这主要是由于从反应物到过渡态的形成, d轨 道的能量会发生变化,从而导致配体场稳定化能的变化。
ML6 + L’

ML6 · · ·L’

ML6L’

ML5L’ · · ·L

ML5L’ + L
(笼状物)
(中间体)
(笼状物)
(3) 假如 ML6 先解离出一个配体形成配位数减少的中间体 ML5,且是决定反应速率的一步,这中间体可以重新结合配
体 L ,形成 ML6 或 ML6 的某种几何异构体,也可以与进入配 体L’一起扩散进入溶剂腔内反应,生成产物。这种反应机理 称为解离机理或D机理。
表 4-2 M3+离子的水交换反应的活化参数
M3+ Al3+ Ga3+ In3+ Ti3+ △H≠/(kJ· mol-1) 112.9 26.3 16.7 25.9 △S≠/(J· K-1· mol-1) 117 -92 ﹣ -62.7
Cr3+
Fe3+ Ru3+
108.7
37.2 133.8
0
-54.3 58.5
进入配体E和反位配体T进行π成键。
若反位配体T有空的π轨道,就可与金属离子形成反馈键 ,从而降低金属离子上的电子概率密度,使其更容易接受进
图4-6 没有键断裂的分子内外消旋机理
§4.3 平面正方形配合物的取代反应
1. 取代机理
平面正方形配合物的配体间的排斥较小,且金属离子的 px 和s轨道与配体轨道的作用较弱,可用来键合外加配体,取
代反应有利于以缔合机理进行。
在 Pt2+ 配合物的取代反应中,由于溶剂分子也可能作为配 体,使取代机理出现了复杂的情况。 ML3X + Y → ML3Y + X υ= Ks[ML3X] + KY[ML3X][Y]
表 4-1 由八面体变为四方锥或五角双锥结构的LFSE的变化(单位为Dq)
高自旋 组态 四方锥 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 0 +0.57 +1.14 -2.00 +3.14 0 +0.57 +1.14 -2.00 +3.14 0 五角双锥 0 +1.28 +2.56 -4.26 -1.07 0 +1.28 +2.56 -4.26 -1.07 0 四方锥 0 +0.57 +1.14 -2.00 -1.43 -0.86 -4.00 +1.14 -2.00 +3.14 0 五角双锥 0 +1.28 +2.56 -4.26 -2.48 -1.70 -8.52 -5.34 -4.26 -1.07 0 低自旋
图 4-4 顺式配合物 解离的立体化学
不 论是 顺 式 还是 反 式 , 由解离机理只有形成三角双 锥结构的中间体才可能产生 立体化学的变化,而形成四 方锥结构的中间体就没有立 体化学的变化,得不到顺反 混合物。
(2) 碱式水解
以[Co(NH3)5Cl]2+的碱式水解为例:
[Co(NH3)5Cl] +OH
配合物的形成反应
配体取代水的反应通常按解离机理进行。反应速率还受 到取代配体的性质和浓度的影响,因此单考虑配体与配位水 的交换一步是不够的。 许多配体取代配位水反应是分两步进行: 第一步是水合金属离子与配体迅速反应,建立平衡形成离子 对或水合离子-配体外层配合物; 第二步是配体从水合离子中取代水分子,与金属离子直接相 键合,这是决定反应速率的一步且可以解离或缔合的模式进 行,但前者较常见。
其中各步的反应速率极不相同。最慢的一步称为速率控制步
骤,它决定了整个反应的反应速率和速率定律表示式。
每一个取代反应都涉及旧键的断裂和新键的生成,这两 步发生的时间可以不同。以八面体配合物ML6分子与另一配
体L’的取代反应为例:
ML6 + L’
ML5L’ + L
取代反应可能通过以下几种方式进行:
(1) 反应物分子ML6和L’发生碰撞并一起扩散进入由溶剂分
通常在 pH<5的酸性溶液中以酸式水解为主,在碱性溶液
中,主要为碱式水解。
KA[L5MXn ] KB[L5MXn ][OH ]
(1) 酸式水解
在 pH=0 ~ 3 ,只需要考虑酸式水解。 Co3+ 配合物在大多 数情况下水解是以解离机理进行。可从以下几点说明: 水解速率随离去配体X而变化且与Co-X键强度成反比关系; 对反应 [Co(L-L)2Cl2]+ + H2O = [Co(L-L)2Cl(H2O)]2+ + Cl发现水解速率随L-L配体的变大而增加,与解离机理一致; 未取代配体碱性的影响: [Co(en)2(X-py)Cl]2+ + H2O → [Co(en)2(X-py)(H2O)]3+ + Cl-
取代反应可经由两种不同 历程进行:
KY历程 进入配体Y与配合 物 ML3X 形 成 五 配 位 的 过 渡态和中间体 ML3XY,反 应按缔合或A机理进行。 KS 历程 首先溶剂分子进 入配合物,形成五配位的 过渡态(缔合),接着失去X 配体,进入配体 Y 取代溶 剂分子。
2. 进入配体和离去配体的影响
以KY历程进行的反应,由于配体的亲核性,其取代速率会 受进入配体的较大影响。 进入配体的亲核性可通过下列方程式估计: lg (KY/KS)=SnPt nPt为进入配体对Pt的亲核常数,S为区别因子(不同配合物S 值不同)。 只要测得取代速率常数KY和KS,就可计算出进入
配体的亲核常数。
3. 反位效应
在某些情况下,已可证实中间体的存在;
一些化合物酸式水解常伴随有立体化学的变化。
表 4-3 一些Co(Ⅲ)配合物水解的立体化学变化
[Co(en)2YX]n+ + H2O → [Co(en)2Y (H2O)] (n+1)+ + X-
[Co(en)2YX]n+
trans-[Co(en)2Cl2]n+
紫色
trans-[Co(en)2Cl2]+
绿色
键合异构
[Co(NH3)5ONO]2+
[Co(NH3)5NO2]2+
粉红色
黄色
外消旋作用 一种旋光异构体转变成另一种旋光异构体,形成等物质 的量的混合物而不显示光学活性。 分子间机理:先解离后缔合,要求配体的交换速率不能低于
外消旋速率。
分子内机理:配体交换位置,可经由螯合配体一端断开形成 单齿配体,然后配位形成旋光异构体或者通过各种扭变进行。 扭变机理主要有两种:三角性扭变和斜方性扭变
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