配位化学课程论文
第一章 配位化学基础范文

绪论导课:配位化学一般是指金属和金属离子同其他分子或离子相互反应的化学。
它是在无机化学的基础上发展起来的一门独立的、同时也与化学各分支学科以及物理学、生物学等相互渗透的具有综合性的学科。
配位化学所涉及的化合物类型及数量之多、应用之广,使之成为许多化学分支的汇合口。
现代配位化学几乎渗透到化学及相关学科的各个领域,例如分析化学、有机金属化学、生物无机化学、结构化学、催化活性、物质的分离与提取、原子能工业、医药、电镀、燃料等等。
因此,配位化学的学习和研究不但对发展化学基础理论有着重要的意义,同时也具有非常重要的实际意义。
一、配位化学的任务配位化学是研究各类配合物的合成、结构、性质和应用的一门新型学科。
配合物的合成是重点,结构与性质研究是难点,研究方法是关键。
应用是落脚点。
二、配位化学的学科基础配位化学的学科基础是无机化学,分析化学、有机化学、物理化学和结构化学。
配位化学已成为许多化学分支的汇合口。
配位化学是许多新兴化学学科的基础。
如:超分子化学,酶化学,蛋白质化学,生物无机化学,材料化学,化学生物学,药物化学,高分子化学等。
三、配位化学的研究方法1、合成方法:要求掌握有机和无机化学的合成技术,特别是现今发展起来的水热技术、微波技术、微乳技术、超临界技术等。
2、结构研究:元素分析、紫外光谱、红外光谱、质谱、核磁共振、荧光光谱、X-衍射等。
3、性质研究:电位滴定、循环伏安、磁天平、变温磁化率、交流磁化率、电子顺磁共振、光电子能谱、E-扫描、催化性质、凝胶电泳、园二色谱、核磁共振研究与细胞及DNA 的作用。
4、应用:催化反应用于有机合成、金属酶的模拟、分子识别、金属药物、非线性光学材料、分子磁体、介孔材料、分子机器等。
四、配位化学的学习方法1、课前预习:在上课以前,把下一次课的内容先粗略的看一次,把自己看不懂的内容做上记号,有时间再认真的看一次,如果仍看不懂,做好记录,等待课堂解决。
2、上课:根据课前预习的难度,对较难理解的部分认真听讲,理解教师的分析思路,学习思考问题和解决问题的方法。
化学101陈景配位化学论文

基于配位键理论研究某些化学反应的发生姓名:陈景班级:化学101 学号:1004200234前言:配位键理论是理论物理和理论化学的一个重要分支,也是近代无机化学的理论基础,在解释无机化合物、金属有机化合物结构与性能的关系、催化反应的机理、激光物质的工作原理以及晶体的物理性质等方面,得到了广泛的应用。
[1]本文首先简绍配位键的三个理论:价键理论(VBT),静电晶体场理论(CET)和分子轨道理论(MOT),然后简单的简绍各种理论在各方面的研究发展,最后我们将重点简绍静电晶体场理论,利用该理论我们初探Fe2+与SCNˉ能否反应。
通过大量地查阅相关的文献资料,系统地概括了配位键理论在各方面的应用,了解了配位键理论的一个大致的发展方向,为以后我们在这方面的研究做好了一定的基础。
同时,利用晶体场理论初探Fe2+与SCNˉ能否反应,我们可以学习到前人是如何利用晶体场知识来解释这一反应的发生,但前人没有实验做为一个有效的依据,后来研究者可以从这一方面做研究,理论与实践相结合,为我们的研究提供一个最好的依据。
Ⅰ配位键理论1-1 配位键理论定义配位键是极性键,电子总是偏向一方,根据极性的强弱,或接近离子键,或接近极性共价键。
在一些配合物中,除配体向受体提供电子形成普通配位键外,受体的电子也向配体转移形成反馈配键,非金属配位化合物中也可能存在这种键。
1-2 配位键理论的解释配位键可用以下3种理论来解释:①价键理论。
认为配体上的电子进入中心原子的杂化轨道,为了更好的解释,以钴(Ⅲ)的配合物为例。
〔CoF6〕3-中F的孤对电子进入Co3+的sp3d2杂化轨道,这种配合物称为外轨配合物或高自旋配合物,有4个未成对电子,因而是顺磁性的。
〔Co(NH3)6〕3+中NH3的孤对电子进入Co3+的d2sp3杂化轨道,这种配合物称为内轨配合物或低自旋配合物,由于所有电子都已成对,因而没有顺磁性而为抗磁性。
②晶体场理论。
用某一等价势场处理晶体中各个原子对于某一特定电子的库仑作用的理论。
配位化学论文(分子轨道理论的发展及其应用)【最新版】

配位化学论文(分子轨道理论的发展及其应用)一、前言价建理论、分子轨道理论和配位场理论是三种重要的化学键理论。
三、四十年代,价键理论占主要的地位。
五十年代以来由于分子轨道理论容易计算且得到实验(光电能谱)的支持,取得了巨大的发展,逐渐占优势。
价建理论不但在理论化学上有重要的意义(下文中将详细介绍)。
在应用领域也有重要的发展,如分子轨道理论计算有机化合物的吸收光谱用于染料化学;前线分子轨道理论在选矿中的研究等等。
二、简介1、分子轨道理论产生和发展在分子轨道理论出现以前,价键理论着眼于成键原子间最外层轨道中未成对的电子在形成化学键时的贡献,能成功地解释了共价分子的空间构型,因而得到了广泛的应用。
但如能考虑成键原子的内层电子在成键时贡献,显然更符合成键的实际情况。
1932年,美国化学家Mulliken RS和德国化学家Hund F 提出了一种新的共价键理论--分子轨道理论(molecular orbital theory),即MO法。
该理论注意了分子的整体性,因此较好地说明了多原子分子的结构。
目前,该理论在现代共价键理论中占有很重要的地位。
以下是各个年代提出的关于分子轨道理论的一些重要理论和方法,是分子轨道理论发展过程中的几个里程碑!1926-1932年,在讨论分子光谱时,Mulliken和Hund提出了分子轨道理论。
认为:电子是在整个分子轨道中运动,不是定域化的。
他们还提出能级图、成键、反键轨道等重要的概念。
1931-1933年,Hukel提出了一种简单的分子轨道理论,用于讨论共轭分子的性质,相当成功。
1950年,Boys用Guass函数研究原子轨道,解决了多中心积分问题,是今天广为利用的自洽场分子轨道理论的基础,在量子化学的研究中占有重要地位。
1951年,Roothaan在Hartree-Fock方程的基础上,把分子轨道写成原子轨道的线性组合,得到Roothaan方程。
1952年,福井谦一提出前线分子轨道理论,用以讨论分子的化学活性和分子间相互作用等,可以解释许多实验结果。
王德贵配位化学论文

配位催化作用---配位催化的发展姓名:王德贵班级:应化081 前言:本学期学习了《配位化学》这门课,这门课很实用,跟各个学科的联系很紧密。
学习完这门课我学到了许多知识,我通过找资料,上网,看参考书等方式完成了以下一篇论文。
配位化学是在无机化学基础上发展起来的一门边缘学科。
它所研究的主要对象为配位化合物。
早期的配位化学集中在研究以金属阳离子受体为中心和以N,O,S,P等给体原子的配体而形成的所谓“Werner配合物”当代的配位化学沿着广度,深度和应用桑方向发展。
在深度上的发展如对配合物中配位催化作用的研究,已引起国内外化学界的重视,正在形成一个新的领域。
而且取得了巨大的成果。
如:Ziegler和Natta的的金属烯烃催化剂获得了诺贝尔奖。
配位催化是指在有机合成中利用配位反应而产生的催化作用。
其含义是指单体分子先与催化活性中心配合,接着在配位界内进行反应由于催化活性高,选择性专一及反应条件温和,广泛用于石油化学工业生产中。
立题依据:配位催化无论在国内外都发展的很好,特别是第二次世界大战后,配位催化取得了许多重大的成果。
中国著名物理化学家、化学教育家、中科院资深院士蔡启瑞教授被誉为中国催化届的泰斗,他较早的提出络合催化理论等配位催化理论,为配位催化理论的建立做出巨大贡献.通过多年时间的发展,配位催化发展至今,已经有一套比较完善的理论体系:一、配位催化中的几个关键反应1、插入反应:所谓插入反应,就是与中心金属配位的烯、炔、co、co2等分子插入到M-C、M-H键中去的过程要使上述反应易于进行,要求M-R键有适当的强度,若过于不稳定,则难以配位上去;过于稳定又使插入反应难以进行。
一般认为上述反应是经过极化的环状过渡态进行的。
2、氧化加成和还原消去反应氧化加成是指:配位不包含的过渡金属配合物的中心原子呗中性分子XY氧化,X和Y分别加到空的配位位置上的反应。
特点:中心金属原子的氧化数和配位数均增加。
Ir氧化数由+1边为+3,配位数由4边为6;还原消去反应为氧化加成反应的逆反应。
配位化学论文:氨基葡萄糖与铜钴镍三种金属离子的配位性能研究【免积分】

【摘要】目的研究氨基葡萄糖的质子化和与Cu2+,Co2+,Ni2+的配位性能。
方法用pH电位滴定法测定(298±0.1)K,I=0.10 mol/LKNO3条件下氨基葡萄糖的质子化常数及与Cu2+,Co2+,Ni2+的二元配合物的生成常数。
结果氨基葡萄糖pKa为7.78,配合物生成常数的对数分别为:Cu2+,5.22(110),9.38(120);Co2+,3.19(110),5.99(120);Ni2+,3.40(110),6.31(120)。
结论氨基葡萄糖与Cu2+,Co2+,Ni2+配位时不解离出醇羟基质子,不同金属离子配合物生成常数的大小符合Irving-William序列。
【关键词】氨基葡萄糖配合物生成常数Abstract:Objective To study the coordination reaction of glucosamine with Cu2+,Co2+ and Ni2+. MethodsThe protonation of glucosamine and complex formation constant of glucosamine with Cu2+,Co2+ and Ni2+ binary complexes were determined at 298K, I=0.1 mol/L KNO3 by pH method.ResultsThe protonation of glucosamine was pKa7.78. The formation constants were Cu2+,5.22(110),9.38(120);Co2+,3.19(110),5.99(120);Ni2+,3.40(110),6.31(120).ConclusionProton of alcoholic hydroxyl does not dissociate when coordinated to Cu2+,Co2+ and Ni2+. The stability of binary complexes accord with the Irving-William order of meta1 ions for the same ligand.Key words:Glucosamine;Complex;Formation constant甲壳素又名几丁质、甲壳质、壳多糖等,是一种广泛存在于甲壳纲动物如蟹、虾、软体动物、昆虫及高等植物细胞壁中的线性氨基多糖,其资源丰富,是自然界除蛋白质外数量最大的含氮天然有机高分子,广泛应用于工业、农业、医药、环保及健康领域[1]。
配位化学论文

配位化合物在医药方面的应用摘要:配位化合物为一类具有特征化学结构的化合物,由中心原子或离子(统称中心原子)和配位体组成的,完全或部分由配位键结合形成。
随着配位化学研究领域的扩大,其应用范围也不断扩大:在工业水处理中的应用,在染料工业中的应用,食品工业中的应用,在橡胶和塑料工业中的应用,在医药方面的应用等等。
本文主要介绍其在医药抗癌方面的应用。
关键词:配合物药物应用抗癌前言癌症是严重危害人类健康的一大顽症。
癌症将成为人类的第一杀手。
化疗是治疗癌症的重要手段, 但是其毒副作用较大, 于是寻求高效、低毒的抗癌药物一直是人们孜孜以求、不懈努力的奋斗目标。
自从Rosenberg 等人偶然发现顺铂具有抗癌活性以来, 金属配合物的药用性引起了人们的广泛关注, 开辟了金属配合物抗癌药物研究的新领域[1]。
顺铂类配合物作为抗癌药物20世纪70年代以来,铂配合物抗癌功能的研究在国内外引起了极大地重视。
铂配合物的抗癌活性是基于其对癌细胞的毒性。
现已确定具有顺式结构的[PtA2X2](A为胺类,X为酸根)均显示抑瘤活性,其中顺式二氯、二胺合铂抗癌活性最高。
它不仅能强烈抑制实验动物肿瘤,而且对人体生殖泌尿系统、头颈部及其他软组织的恶性肿瘤有显著疗效,和其他抗癌药联合使用时具有明显的协同作用。
目前,我国已生产“顺铂”供应市场。
由于“顺铂”尚有缓解期短、毒性较大、水溶性较小等缺点,经过化学家们的不懈努力,现已制出了与顺铂抗癌活性相近而毒副作用较小的第二代、第三代抗癌金属配合物药物。
除铂外,其它金属如Ti、Rh、Pd、Ir、Cu、NI、Fe等地某些配合物亦有大小不同的抗癌活性[2]。
可见,金属配合物在探索抗癌新药方面无疑是一个值得大力开拓的领域。
多核铂配合物作为抗癌药物多核铂配合物的合成成为研究新型铂类抗癌药物的又一突破。
研究结果表明,它与DNA发生多点键合,对DNA结构破坏更加严重。
其抗癌活性一般高于顺铂,并与之无交叉耐药性。
配位化学课程的改革与建设

关键词 :配位化 学 ;课程 改 革 ;课 程 建设
中 图分类号 :O 4. G 4 . 6 11: 620
文 献 标识 码 :A
0 前言
配位化学是当前国际上十分活跃的科学前沿 , 已超越了传统无机化学的领域 , 它 派生出许多交叉学科 , 如有机金属化学、配位高分子化学 、固体配位化学 、界面配位化学 、超分子化学 、配位电化学 、配位光化 学等.对功能配合物的深人研究不仅导致化学学科 的发展 ,而且对材料科学 、生命科学 、信息科学 、医药 学、 环境科学等起着促进作用 , 具有重要的学术意义和经济意义. 在本课程的教学中, 注意将国内外生产 、 科研中的一些最新研究成果及时地充实到教学内容中,最大限度地提供配位化学的 “ 前沿”知识和最新发 展动态等资料,使教学内容得到较多的补充和更新 ,拓宽了学生的知识面,增加了对学科的进一步认识 , 更加明确配位化学的重要性.对增强学生适应社会的能力和科学思维能力将具有深远 的意义.
12 增加 学科 新知识 。开拓 学生 的视野 .
当代的配位化学沿着广度 、 深度和应用 3 个方向发 ” 在广度上表现在 自We e创立配位化学以来 , . rr n
配位 化学 处于无 机化学 研究 的主 流 ,配位 化合 物 以其花 样繁 多 的价 键 形式和 空 间结 构在 化学 理论 中发展 .
13 扩充与 现实 生活 紧密联 系的 内容 .
具有特殊物理、化学和生物化学功能的所谓功能配合物在国际上得到广泛的发展.2 O世纪 7 O年代配 合物抗癌功能的研究受到很大重视 ,如新型铂类抗癌配合物的研究广泛受到关注,到 目前为止 ,顺铂是全 球三大广泛应用 的抗肿瘤药物之一 ,每年 的销售额为 5 亿美元.除对睾丸肿瘤和卵巢癌有特效外 ,也对 口
结合科研实验探讨配位化学的基本概念

第15期 收稿日期:2019-04-29基金项目:安徽高校自然科学研究重点项目(KJ2018A0371);安徽省质量工程项目(2017jyxm0300);安庆师范大学引进人才科研启动基金作者简介:刘志强(1986—),男,安徽望江人,博士研究生,讲师,主要研究方向为配位化学及功能分子材料。
结合科研实验探讨配位化学的基本概念刘志强,武峻峰,曹师虎,张 哲,董雪婷,王 彦(安庆师范大学化学化工学院,安徽安庆 246133)摘要:在配位化学教学中,调动学生的兴趣和积极性具有非常重要的意义。
在教学过程中结合科研实验,通过配合物的设计、合成、结构表征和性质研究,引导学生挖掘并理解配位化学的基本概念以及理论,不仅改善了教学效果,使学生对鼓噪乏味的理论知识有了直观的认识,培养学生将理论与实践相互结合的能力,增强教学效果。
关键词:配位化学;科研实验;教学中图分类号:G642 文献标识码:B 文章编号:1008-021X(2019)15-0185-02CombiningScientificResearchExperimentstoExploretheBasicConceptsofCoordinationChemistryLiuZhiqiang,WuJunfeng,CaoShihu,ZhangZhe,DongXueting,WangYan(SchoolofChemistryandChemicalEngineering,AnqingNormalUniversity,Anqing 246133,China)Abstract:It'sveryimportanttoarousetheinterestandenthusiasminundergraduatesincoordinationchemistryteaching.Intheprocessofteaching,combinedwithscientificresearchexperiments,throughthedesign,synthesis,structuralcharacterizationandnatureofcomplexes,studentsareguidedtoexploreandunderstandthebasicconceptsandtheoriesofcoordinationchemistry,whichnotonlyimprovestheteachingeffect,butalsomakesstudentsboring.Theoreticalknowledgehasanintuitiveunderstanding,cultivateundergraduates'abilitytocombinetheoryandpractice,andenhanceteachingeffects.Keywords:coordinationchemistry;scientificresearchexperiments;teaching 配位化学是当代无机化学中一门非常热门的前沿领域学科,它所研究的对象主要为配位化合物。
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配合物的化学键理论摘要:化学键理论在配位化学中有着重要的运用,它现在主要有三大流派。
本文就回顾化学键的发展历程,并对三大化学键理论做出仔细的阐述。
关键字:化学键价键理论分子轨道理论晶体场理论配位场理论十八世纪后半叶,欧洲的化学家开始了定量的化学实验的研究。
法国化学家普劳斯特通过测定部分化合物的重量组成而提出了定组成定律即一个化合物不管它是天然的还是人工合成的组成该化合物的各元素的重量百分比是固定不变的这一定律促使人们进一步研究化合物是怎样组成的和靠什么力结合在一起的。
化合物的定组成结构和性质有什么关系。
由此化学键理论产生和逐步发展起来。
1 化学键的发展历程最早化学家假设原子和原子之间是用一个神秘的钩钩住的,这种设想至今仍留下痕迹,化学键的“键”字就有钩的意思。
1916年,德国科学家柯塞尔考察大量的事实后得出结论:任何元素的原子都要使最外层满足8 电子稳定结构。
柯塞尔的理论能解释许多离子化合物的形成,但无法解释非离子型化合物。
1923 年,美国化学家路易斯发展了柯塞尔的理论,提出共价键的电子理论:两种元素的原子可以相互共用一对或多对电子,以便达到稀有气体原子的电子结构,这样形成的化学健叫做共价健。
柯塞尔和路易斯的理论常叫原子价电子理论。
它只能定性地描述分子的形成,化学家更需要对化学键做定量阐述。
1927 年,海特勒和伦敦用量子力学处理氢分子,用近似方法计算出氢分子体系的波函数和能量获得成功,这是用量子力学解决共价键问题的首例。
1930 年,鲍林更提出原子成键的杂化理论(杂化轨道理论)。
1932 年,洪德把单键、多键分成δ和∏键两类。
δ健是指在沿着连接两个原子核的直线(对称轴)上电子云有最大重叠的共价键,这种键比较稳定。
∏键是指沿电子云垂直于这条直线方向上结合而成的键,这种键比较活泼。
这就使价键理论进一步系统化,使经典的化合价和化学键有机地结合在一起了。
由于上述的价键理论对共扼分子、氧气分子的顺磁性等事实不能有效解释,因此本世纪30 年代后又产生一种新的理论——分子轨道理论。
分子轨道理论在1932 年首先由美国化学家马利肯提出。
他用的方法跟经典化学相距很远,一时不被化学界接受,后经密立根、洪德、休克尔、伦纳德等人努力,使分子轨道理论得到充实和完善。
它把分子看作一个整体,原子化合成分子时,由原子轨道组合成分子轨道,原子的电子属于分子整体。
分子轨道就是电子云占据的空间,它们可相互重叠成键。
20 世纪30 年代后,美国化学家詹姆斯又使分子轨道理论计算程序化,能方便地用计算机处理,这便使分子轨道理论价值大大提高.接着美国化学家伍德沃德、霍夫曼发现分子轨道对称守恒原理和福田谦一等创立前沿轨道理论,使分子轨道理论大大地向前推进一步。
现代化学键理论已不只对若干化学现象作解释,而且已指导应用,如在寻找半导体材料、抗癌药物等方面起着关键性的作用。
同时在20 世纪90 年代,现代价键理论已进入生命微观世界,从理论上认识酶、蛋白质、核酸等生命物质,从而进一步揭开生命的秘密。
此外,近年来现代价键理论向动态发展,如化学反应进行中电子的变化情况,如何定量描述等。
总之,化学家时化学键的认识,从定性到定量,从简单到复杂,可以说是步步深入。
2 价键理论主要描述分子中的共价键和共价结合,其核心思想是电子配对形成定域化学键。
中心体的每一条杂化轨道可以接受配体中配位原子的孤对电子(或π键电子),形成相应数目的σ配键,σ配键的数目就是中心体的配位数根据参与成键的轨道不同,可已将配合物分为外轨型配合物和内轨型配合物。
外轨型配合物是中间体采用外层的ns,np,nd轨道杂化形成的配合物。
像卤素、氧等配位原子电负性较高,不易给出孤对电子,倾向于占据中心体的外轨,而对内层d电子排布几乎没有影响,故内层d电子尽可能的分占每个(n-1)d轨道而自旋平行,未成对电子较多。
顺磁磁矩较高。
FeF63-内轨型配合物是中间体动用内层(n-1)d轨道参加杂化所形成的配合物。
像碳(CN-),氮(NO2)等配位原子电负性较低而容易给出孤对电子,它们在靠近中心体时对内层(n-1)d电子影响较大,而发生重排,电子挤入少数(n-1)d轨道,空出的(n-1)d轨道参与杂化形成配合物。
因为未成对电子减少,而磁性降低,甚至变为反磁性物质。
Fe(CN)63-根据配合物的配位数不同,参与配位的轨道不同,配合物有各自的空间构型:价键理论虽然可以解释很多化学现象,但是也有自身的局限性。
例如:根据价键理论, O2中有一个σ键和一个π键,其电子全部成对。
但经磁性实验测定,氧分子有两个未成对电子,自旋平行,表现出顺磁性。
为了解释此类现象,于是产生了分子轨道理论。
3、分子轨道理论它把分子看作一个整体,原子化合成分子时,由原子轨道组合成分子轨道,原子的电子属于分子整体。
分子轨道就是电子云占据的空间,它们可相互重叠成键。
3、1分子轨道理论的基本要点:(1)把构成分子的各个原子的原子核作为分子的骨架,电子分布在骨架附近的各个分子轨道上,每个分子轨道都具有一定的能量.(2)分子轨道由原子轨道组合而成,其数目等于原子轨道数目之和。
(3)分子中电子的分布和在原子中分布相同。
遵守泡利不相容原理、能量最低原理和洪德规则(4)电子进入分子轨道后,若体系能量降低,即能成键,反之,则不能成键。
3、2分子轨道的形成s-s 原子轨道的组合p-p 原子轨道的组合 + + + + + + + _ _ _ + + + →→ n sσ n sσ *n s _ + 能量n p x _ + _ + _+ _ + _ + _ _ + + + + σ n p x ++ _ -3、3分子轨道的应用推测分子的存在和阐明分子的结构例如:Be2 的分子轨道式是Be2[KK(σ1s)2(σ*1s)2],不存在 Li2 的分子轨道式是Li2[KK(σ2s)2],存在描述分子的结构稳定性键级=净电子数/2=(成键电子数—反键电子数)/2一般来说,键级越大,键能越大,分子越稳定。
键级只能粗略估计分子稳定性的相 对大小,实际上键级相同的分子稳定性也有差别。
下图为氧分子的分子轨道能级图,氧分子中有两个电子分别占据π反键轨道,而不是电子成对,这就解释了为什么氧分子显顺磁性。
_ + _ + + + _ _ ++ + + _ + n p Z _ ++ _ 能量 π *n p z π n p zA.O M.O A.O2p σ 2s σ 2p σ 1sπ 2p σ *π *2p σ *2s σ *1s 1s 2s 2p4、晶体场理论—配位场理论4、1晶体场理论4、1、1 基本观点认为络合物中中央离子和配位体之间的相互作用是静电作用,这种静电作用类似于离子晶体中正、负离子间的静电作用,所以叫晶体场理论。
如果配位体是阴离子看成点电荷,配位体是极性分子,看作点偶极。
中心离子由原子核、内层电子和d 电子组成,将原子核和内层电子抽象为原子实,主要考虑配位体的点电荷对d 电子的作用。
在自由的过渡金属离子中,5d 轨道是简并的,但五个d 轨道的空间取向不同。
点电荷对不同取向的d 轨道上的电子的作用不一样,使原来简并的5个d 轨道产生能级分裂。
4、1、2晶体场中d 轨道能级分裂中央离子受周围配位体场的影响,就象一个海绵球, 当受到均匀的理想球壳(配位体)的压缩作用时,海绵球(中央离子)体积均匀减小,能量升高,但形状不变。
然而,其置于实际不均匀配位场的作用,形状发生变化,即中央离子的d 轨道发生了分裂。
(1)、正八面体场中的分裂(O h )自由金属离子在带负电荷的晶体场中所受的作用,可定性地分为球对称部分和场对称部分。
负电场的静电排斥作用对所有d 轨道是相同的,使所有的d 轨道能级都上升Es ,后者使d 轨道发生分裂。
在正八面体场中原来五重简并的d 轨道分裂为两组:一组是能量较高的dz 2 和dx 2-y 2(二重简并),另一组是能量较低的dxy 、dxz 、dyz (三重简并)。
在正八面体O h 群中,dx 2-y 2,dz 2 同属e g 不可约表示,e 表示二重简并,g 中心对称。
d xy 、d yz 、d xz 同属t 2g 不可约表示,t 表示三重简并,2表示第2组,e g 和t 2g 的能级差为Δ0(或10Dq ),称为分裂能。
八面体场中,d 轨道分裂结果是:与Es 能级相比,e g 能级上升6Dq ,t 2g 能级下降4Dq 。
(2)正四面体场中的能级分裂在正四面体场中原来五重简并的d 轨道分裂为两组:一级是能量较高的t 2(dxz 、dxz 、dyg ),另一组是能量较低的e(dz 2 和dx 2-y 2)。
因正四面体属Td 群,没有对称中心,故t 2、e 脚标没有g 。
在配体相同时, 正四面体场的能级分裂Δt 大约只有正八面体场Δ0的94倍,原因是:①八面体络合物,六个配体,四面体络合物,只有四个配体;②正四面体中d 轨道未直接指向配体,受配体的排斥作用不如八面体强烈。
4、1、3 d 轨道中电子的排布———高自旋态和低自旋态在自由的金属离子中5个d 轨道简并,根据洪特规则。
只得到一种能量最低的电子排布方式;在配位场中,d 轨道发生分裂,电子在d 轨道中的排布与分裂能Δ和成对能P 有关。
(1)分裂能Δ和成对能P八面体络合物,电子由t 2g 轨道跃迁到e g 轨道所需要的能量,即能级差Ee g -Et 2g =Δ0即分裂能。
ΔO 可从实验上确定,如Ti 3+d 1在络合物[Ti (H 2O )]3+中0g 1g 2e t0g 1g 2e t 吸收光后变为 1g 0g 2e t 跃迁发生的最大吸收峰在20300cm -1处,则Δ0 =20300cm -1,cm -1 通常来做能量单位。
过渡金属离子中,d-d 跃迁产生吸收光谱常在可见光区,因此络合物的Δ值可以借助紫外可见光谱得到四面体络合物的Δt 值比ΔO 小得多。
影响Δ大小的因素:①配体:中央离子固定,配体构型一定,Δ值配体有关,大致为:I -<Br -<Cl -<F -<OH -<H 2O<NH 3<CN -<CO这个次序是由光谱实验确定的,称光谱化学序列。
②中央离子:配体固定时,Δ值随中心离子改变。
中心离子电荷越高,Δ值越大,同一种金属离子由2+变成3+时Δ值增大;含d 电子轨道壳层主量子数愈大,Δ值也愈大,如同族同价第二周期过渡金属比第一周期过渡金属分裂能增加40~50%。
③ Δ值随电子给予体的原子半径的减少而增大如I <Br <Cl <S <F <O <N <C成对能:依洪特规则,电子分占不同轨道且自旋平行时能量较低,如果迫使本来自旋平行分占不同轨道的两个电了挤到同一轨道上去,必使能量升高,这升高的能量为电子的成对d x2-y2O h四面体 t 2eT dd xz , d yz球对称 e g t 2g 八面体 平面正方形d xy d z2 D 4h配体对称性决定了d 轨道能级的分裂能P。