5-2 配合物的晶体场理论
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晶体场理论
分裂能的大小与配合物的几何构型密切 相关, 分裂能值的大小还与一系列其它因素有 关。
①金属离子的电荷和电子构型; ②金属离子d轨道的主量子数; ③配体的本性.
3
表 1 某些正八面体配合物的Δ值(×100cm-1)
nd
n
Mn+
Br-
Cl-
配体 OX2- H2O NH3 CN-
en
Edta4-
3d1 Ti2+
当金属离子的正电荷增大时，与同一配体生 成的配合物的Δ值增大。例如第一过渡系的三价 离子的Δ值一般比二价离子大4060%。金属离子 的电荷增大与配体作用增强，分裂能增大。
2 金属离子的主量子数
在同一副族不同过渡系列金属的对应配合物 中，Δ值随着d轨道主量子数的增大而增加。
第四周期过渡元素3dn到第五周期过渡元素 4dn, Δ约增加40～50%，由第五周期过渡元素 4dn到第六周期5dn，Δ约增加20～25%。这是因 为随主量子数的增加，d轨道在空间伸展的范围 增大，受配体的作用更强烈。
由于配体的作用，d轨道能级发生分裂，体 系d电子进入分裂的轨道比处于未分裂轨道时的 总能量降低，这样获得的能量称为晶体场稳定化 能，用符号CFSE表示。
CFSE的影响因素：中心离子的d电子数目、 配体场强弱、 晶体场类型。
CFSE的计算: (以八面体场为例）
令 nn12：：te2gg轨轨道道中中的的电电子子数数
§ 晶体场理论（CFT）
在1929年由Bethe提出, 30年代中期为 Van Vleck等所发展, 与Pauling的价键理论 处于同一时代, 但当时并未引起重视, 到50 年代以后又重新兴起并得到进一步发展, 广 泛用于处理配合物的化学键问题。
晶体场理论是一种静电
①金属离子的电荷和电子构型; ②金属离子d轨道的主量子数; ③配体的本性.
3
表 1 某些正八面体配合物的Δ值(×100cm-1)
nd
n
Mn+
Br-
Cl-
配体 OX2- H2O NH3 CN-
en
Edta4-
3d1 Ti2+
当金属离子的正电荷增大时，与同一配体生 成的配合物的Δ值增大。例如第一过渡系的三价 离子的Δ值一般比二价离子大4060%。金属离子 的电荷增大与配体作用增强，分裂能增大。
2 金属离子的主量子数
在同一副族不同过渡系列金属的对应配合物 中，Δ值随着d轨道主量子数的增大而增加。
第四周期过渡元素3dn到第五周期过渡元素 4dn, Δ约增加40～50%，由第五周期过渡元素 4dn到第六周期5dn，Δ约增加20～25%。这是因 为随主量子数的增加，d轨道在空间伸展的范围 增大，受配体的作用更强烈。
由于配体的作用，d轨道能级发生分裂，体 系d电子进入分裂的轨道比处于未分裂轨道时的 总能量降低，这样获得的能量称为晶体场稳定化 能，用符号CFSE表示。
CFSE的影响因素：中心离子的d电子数目、 配体场强弱、 晶体场类型。
CFSE的计算: (以八面体场为例）
令 nn12：：te2gg轨轨道道中中的的电电子子数数
§ 晶体场理论（CFT）
在1929年由Bethe提出, 30年代中期为 Van Vleck等所发展, 与Pauling的价键理论 处于同一时代, 但当时并未引起重视, 到50 年代以后又重新兴起并得到进一步发展, 广 泛用于处理配合物的化学键问题。
晶体场理论是一种静电
配位化合物的价键理论 配合物的晶体场理论
.配位化合物的价键理论配合物的晶体场理论一.配合物的构型与中心的杂化方式二中心杂化轨道的形成1. ns np nd 杂化1 个 4s 空轨道，3 个 4p 空轨道和2 个 4d 空轨道形成 sp3d2杂化轨道，正八面体分布。
6 个F-的 6 对孤对电子配入sp3d2空轨道中，形成正八面体构型的配合单元。
例 2 Ni(CO)4的成键情况在配体 CO 的作用下，Ni 的价层电子重排成 3d104s0形成 sp3杂化轨道，正四面体分布，4 个CO 配体与 sp3杂化轨道成配键，形成的 Ni(CO)4构型为正四面体。
例 1 和例 2 的相同点是，配体的孤对电子配入中心的外层空轨道, 即 ns np nd 杂化轨道, 形成的配合物称外轨型配合物. 所成的键称为电价配键. 电价配键不是很强.例 1 和例 2 的不同点是，CO 配体使中心的价电子发生重排，这样的配体称为强配体。
常见的强配体有 CO、 CN-、NO2-等；例1 中 F-不能使中心的价电子重排，称为弱配体。
常见的弱配体有 F-、Cl-、H2O 等。
而 NH3等则为中等强度配体。
对于不同的中心，相同的配体其强度也是不同的。
2. (n-1) d ns np 杂化例 3 讨论的成键情况形成 d2sp3杂化，使用 2 个 3d 轨道, 1 个 4s 轨道，3个4p 轨道。
用的内层 d 轨道。
形成的配离子为正八面体构型。
空出 1 个内层 d 轨道，形成 dsp2杂化轨道，呈正方形分布。
故构型为正方形。
例 3 和例 4 中，杂化轨道均用到了 ( n - 1 ) d 内层轨道，配体的孤对电子进入内层，能量低，称为内轨配合物，较外轨配合物稳定。
所成的配位键称为共价配键。
三价键理论中的能量问题内轨配合物稳定，说明其键能 E内大，大于外轨的 E外，那么怎样解释有时要形成外轨配合物呢？其能量因素如何？上面的例题中我们看到，形成内轨配合物时发生电子重排，使原来平行自旋的 d 电子进入成对状态，违反洪特规则，能量升高。
第16讲 配合物的晶体场理论
第五章 配位化合物的化学键理论
分裂后d轨道中电子的排布—高自旋态和低自旋态 二、 分裂后d轨道中电子的排布 高自旋态和低自旋态 d轨道分裂前:在自由金属离子中，5个d轨道是简并的，电子的排 布按洪特规则分占不同轨道，且自旋平行，有唯一的一种排布方 式。 d轨道分裂后:在络合物中，金属离子的d电子排布将有两种情况： 高自旋态排布和低自旋态排布，这与分裂能 成对能 分裂能和成对能 分裂能 成对能的大小有关。
第五章 配位化合物的化学键理论
dz2, d(x2－y2)
eg
6Dq
10Dq Es
自由离子d轨道 球形场
dxz,dxy,dyz
4Dq
t2g
d轨道在Oh场中轨道能级的分裂图 可见 在八面体场中，d轨道分裂的结果是：与Es相比，eg 轨道能量上升了6Dq，而t2g轨道能量下降了4Dq.
第五章 配位化合物的化学键理论
第五章 配位化合物的化学键理论
（5）分裂能与紫外光谱 ）
（a）电磁波的名称及波长范围
第五章 配位化合物的化学键理论
（b）d-d跃迁
dz2, d(x
2
－y )
2
eg
6Dq
d-d跃迁
10Dq
4Dq
Es
自由离子d轨道 球形场
dxz,dxy,dyz
t2g
d轨道在Oh场中轨道能级的分裂图
∆Ed − d = ∆分裂能 ≃ 近紫外区和可见光区的光能
3.分裂后d 3.分裂后d轨道中电子的排布 分裂后
电子在分裂后d轨道中的排布与△和P的相对大小有关。 如：对于d2组态，有两种排布方式：
△ （a) （b)
△
第五章 配位化合物的化学键理论
△ （a)
第5讲 配合物的化学键理论-晶体场理论
2E(eg)＋3E(t2g)＝0 E(eg)－E(t2g)＝△o 由此解得 E(eg)＝0.6△o = 6Dq E(t2g)＝－0.4△o =－4Dq
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2. 正四面体场
d轨道能级在Td场中的取向
dxy、dxz、dyz：指向立方体棱边的中点，用t2表示；
dz2和d x2－y2：指向立方体的面心，用e表示。
较高能级(eg)上d 电子排布不均匀时，发生大畸变。
理想八面体
0 3 6 *2 10 d , d , t e , d 2g g 3 *2 6 t e ( HS ), t 2 g ( LS ) 2g g
变形八面体
大变形
3 *1 6 *3 6 *1 t e ( HS ), t 2 g eg , t2 g eg ( LS ) 2g g 1 2 4 *2 5 *2 5 t , t , t e ( HS ), t e ( HS ), t 2g g 2g 2g 2g 2g g
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光谱化学序的一般认识 ①卤素 < 氧 < 氮 < 碳；
② I < Br < Cl < F ；
–
–
–
–
随r↓，静电场↑，△也↑。
③ NH3、H2O都是极性分子，但NH3的极化率> H2O， 所 以有较 大的诱导 偶极 ， 可产生 较强的 静电场： △NH3 > △H2O； ④ 但是静电效应不能解释：
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d轨道能级在Td场中的分裂:
分裂能△t小于△o,计算表明△t＝(4/9)△o 根据重心守恒原理可以求出t2及e轨道的相对能量： 3E(t2)＋2E(e)＝0 △t＝E(t2)－E(e)＝(4/9)△o
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2. 正四面体场
d轨道能级在Td场中的取向
dxy、dxz、dyz：指向立方体棱边的中点，用t2表示；
dz2和d x2－y2：指向立方体的面心，用e表示。
较高能级(eg)上d 电子排布不均匀时，发生大畸变。
理想八面体
0 3 6 *2 10 d , d , t e , d 2g g 3 *2 6 t e ( HS ), t 2 g ( LS ) 2g g
变形八面体
大变形
3 *1 6 *3 6 *1 t e ( HS ), t 2 g eg , t2 g eg ( LS ) 2g g 1 2 4 *2 5 *2 5 t , t , t e ( HS ), t e ( HS ), t 2g g 2g 2g 2g 2g g
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光谱化学序的一般认识 ①卤素 < 氧 < 氮 < 碳；
② I < Br < Cl < F ；
–
–
–
–
随r↓，静电场↑，△也↑。
③ NH3、H2O都是极性分子，但NH3的极化率> H2O， 所 以有较 大的诱导 偶极 ， 可产生 较强的 静电场： △NH3 > △H2O； ④ 但是静电效应不能解释：
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d轨道能级在Td场中的分裂:
分裂能△t小于△o,计算表明△t＝(4/9)△o 根据重心守恒原理可以求出t2及e轨道的相对能量： 3E(t2)＋2E(e)＝0 △t＝E(t2)－E(e)＝(4/9)△o
晶体场理论
价键理论的优点和局限性
价键理论的优点：
★ 能简明解释配位化合物几何构型和磁性等性质； ★ 可以解释[Co(CN)6]4-存在高能态电子，非常容易被 氧化，是很强的还原剂，能把水中的H+还原为H2。
价键理论的不足:
★ 无法解释[Cu(NH3)4]2+稳定的事实 ★ 对配合物产生高低自旋的解释过于牵强. ★ 无法解释配离子的稳定性与中心离子电子构
在自由的过渡金属离子中，d轨道是五重简并的，但五个d轨 道的空间取向不同 。所以在具有不同对称性的配位体静电场的 作用下，将受到不同的影响， 使原来简并的5个d轨道产生能级 分裂。
(三）正八面体场 中d轨道的能级分 裂
八面体配位离子中，6个配位体沿± x，± y，± z 坐标接近M，
L的负电荷对 dZ2 、d x2y2 道的电子排斥作用大，使这两轨道能级上 升较多，而夹在两坐标之间 d xy、d xz、d yz受到推斥较小，能级上升较
提供的孤对电子，形成相应数目的配位键。配位键的 数目就是中心离子的配位数。
配位键的类型及配合物的空间构型
配位离子
3d
Fe(CN)64-
C+ o(NH3)63
Co(CN)64Ni(CN)42-
3-
4s 4p 5s
杂化轨道 几何形状
d2sp3 d2sp3 d2sp3 dsp2
—
八面体 八面体 八面体 平面四方 八面体
• 实验证明，对于第一过渡系金属离子的四面体配合物，因Δt ＝ (4/9)Δo ， 即Δ 较小，常常不易超过Ep，尚未发现低自旋配合物。
(3) 高自旋态即是Δ较小的弱场排列，不够稳定，未成对电子多而磁矩高， 具顺磁性。低自旋态即是Δ较大的强场排列，较稳定，未成对电子少而磁 矩低。
晶体场理论
类似地可求出正四面体场中的能级分裂结果：
由 、 和 轨道组成，高于 1.78 ；
由和
轨道组成，低于 2.67 。
平面正方形场（假设为xy平面）：
轨道——12.28 轨道——2.28 轨道——-4.28 和 轨道——-5.14
其他构型的分裂情况请参考#能级分裂图。
分裂能
分裂能Δ的大小既与配体有关，也与中心原子有关。
八面体晶体场稳定化能
八面体场中各d电子构型的稳定化能 电子构型 稳定化能 电子构型 稳定化能
-4
高自旋 -4
-8
低自旋 -24 + 2P
-12
高自旋 -8
高自旋 -6
低自旋 -18 + P
低自旋 -16 + P
-12
高自旋 0
-6
/wiki/晶体场理论
3/6
12-8-30
最常见的配合物构型为八面体，其中中心原子位于八面体中心，而六个配体则沿着三个坐标轴的正、负方向接近中心 原子。
先将球形场的能级记为 。 和 升高较多，高于 。而 、 和 。
轨道的电子云极大值方向正好与配体负电荷迎头相碰，排斥较大，因此能级 轨道的电子云则正好处在配体之间，排斥较小，因此能级升高较小，低于
2
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑
2
0
9 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑
1
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑
1
0
10 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
0
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
0
0
可见，只有 、 、 和 的电子组态才有可能有两种不同的排布。
对正四面体型配合物而言，Δ四面体大约只等于 则，为高自旋。
Δ八面体，且成对能P变化不大，因此四面体型配合物都符合洪特规
配合物晶体场理论PPT课件
[Cr(H2O)6]3+ 17600
[Fe(H2O)6]3+ 13700 [CrCl6]313600
[Cr(H2O)6]2+ 14000
[Fe(H2O) 6]2+ 10400
[MoCl6]319200
第13页/共36页
3 配体的本性
将一些常见配体按光谱实验测得的分裂能从小到大次
序排列起来，便得光谱化学序：
轴和y轴的方向上配体向中心原
子靠拢, 从而dx2－y2的能量升高,
这 样 eg 轨 道 发 生 分 裂 。 在 t2g 三
条轨道中, 由于xy平面上的dxy
dxz
dyz
轨道离配体要近, 能量升高, xz 和yz平面上的轨道dxz和dyz离配
拉长 体远因而能量下降。结果, 轨道 八面体场 也发生分裂。
●当P＞△时, 因电子成对需要的能量高, 电子将尽量
以单电子排布分占不同的轨道, 取高自旋状态； ●当P＜△时, 电子成对耗能较少, 此时将取低自旋状
态。
第16页/共36页
根据P和△的相对大小可以对配合物的高、低自旋 进行预言:
① 在弱场时, 由于△值较小, 配合物将取高自旋构型, 相 反, 在强场时, 由于△值较大, 配合物将取低自旋构型。
例如，以过渡金属离子的水合焓为例： ●水化热: 由气态阳离子变为水合阳离子放出的热量
Mm＋(g)＋∞H2O＝[M(H2O)6]m＋(aq) △hydHm[Mm＋, (t2gNegn－N)] 显然水合焓跟中心离子的d轨道处于配体H2O静电场
有关。假定这种静电场由球形对称的静电场和正八面体对 称的静电场两部分所组成。基于此，可以写出水合焓的玻 恩－哈伯循环(下页)：
但仍保持五重简并。
晶体场理论
晶体场理论晶体场理论（英语：Crystal field theory，首字母縮略字：CFT）是配位化学理论的一种，1929－1935年由汉斯·贝特和约翰·哈斯布鲁克·范扶累克提出。
它以过渡金属配合物的电子层结构为出发点，可以很好地解释配合物的磁性、颜色、立体构型、热力学性质和配合物畸变等主要问题，但不能合理解释配体的光谱化学序列和一些金属有机配合物的形成。
晶体场理论将配位键看成纯离子键，着眼于中心原子的d轨道在各种对称性配位体静电场中的变化，简明直观，结合实验数据容易进行定量或半定量的计算。
但在实际配合物中，纯离子键或纯共价键都很罕见，目前配合物的结构理论兼有晶体场理论和分子轨道理论的精髓，称之为配位场理论。
[编辑]概述晶体场理论认为，配合物中心原子处在配体所形成的静电场中，两者之间完全靠静电作用结合，类似于正负离子之间的作用。
在晶体场影响下，五个简并的d 轨道发生能级分裂，d电子重新分布使配合物趋于稳定。
[编辑]能级分裂d原子轨道分为、、、和五种，其空间取向各不相同，但能级却是相同的，参见原子轨道。
在一定对称性的配体静电场（负）作用下，由于与配体的距离不同，d轨道中的电子将不同程度地排斥配体的负电荷，d轨道开始失去简并性而发生能级分裂。
能级分裂与以下因素有关：∙金属离子的性质；∙金属的氧化态，高氧化态的分裂能较大；∙配合物立体构型，即配体在金属离子周围的分布；∙配体的性质。
最常见的配合物构型为八面体，其中中心原子位于八面体中心，而六个配体则沿着三个坐标轴的正、负方向接近中心原子。
先将球形场的能级记为。
和轨道的电子云极大值方向正好与配体负电荷迎头相碰，排斥较大，因此能级升高较多，高于。
而、和轨道的电子云则正好处在配体之间，排斥较小，因此能级升高较小，低于。
因而d轨道分裂为两组能级：∙和轨道，能量高于，记为或轨道；∙、和轨道，能量低于，记为或轨道。
和是来自于群论的对称性符号。
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△o
设Es3+ 13 则 2Eeg +3Et2g=0 =0, (1) 3+ d CFSE=1×(- 0.4 △oo))= --0.4 △o 如 Ti Cr d CFSE=3×(- 0.4 △ = 1.2 Eeg - Et2g = △o (2) 3 联立(1)、(2)式，得 Eeg = + 5 △o = +0.6 △o 2 - 5△o = - 0.4 △o Et2g = CFSE: d 电子进入分裂轨道比处于未分裂 轨道总能量降低值。
该二轨道处于和配体迎头相碰的位置， 其电子受到静电斥力较大，能量升高。 2-y2 dz2 eg dx E Es t2g E0 自由离子 球形场中 八面体场
该三轨道插在配体的空隙中间，其电子受 到静电斥力较小，能量比前二轨道低。 2-y2 dz2 eg dx E Es dxy dxz dyz t2g E0 自由离子 球形场中 八面体场
d1 ↑ d2 ↑ ↑ d3 ↑ ↑ ↑ d4 ↑ ↑ ↑ d5 ↑ ↑ ↑ d6 ↑ ↑ ↑ d7 ↑ ↑ ↑ d8 ↑ ↑ ↑ d9 ↑ ↑ ↑ d10 ↑ ↑ ↑
↑ ↑ ↑ ↑ ↑
1 2 3 ↑ 4 高 ↑↑ 5 ↑↑ 自 4 ↑↑ 旋 3 ↑↑ 2 ↑↑ 1 ↑↑ 0
1 2 3 2 低 1 自 0 旋 1 ↑ ↑↑ 2 ↑↑ 1 ↑↑ 0
↑ ↑ ↑
↑ ↑ ↑ ↑ ↑
↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
↑ ↑ ↑ ↑ ↑
d4d7构型的离子, d电子分布有高、低自 如 Cr2+ d4 旋两种方式。 [Cr(H2O)6]2+ [Cr(CN)6]4eg eg ´ △o △o t2g t2g 高自旋 低自 旋 电子成对能(P)和晶体场分裂能的相对大小 H2O是弱场 CN-是强场
CNdsp2
返回
[Fe(CO)5]—— 三角双锥体
Fe价层电子结构为
3d 4s 4p
CO
[Fe(CO)5]
3d dsp3
返回
[CoF6]3-—— 正八面体 Co3+价层电子结构为
3d 3d 4s 4p 4d
Fsp3d2
[CoF6]3-
[Co(CN)6]3-—— 正八面体
3d
d2sp3
返回
301 241 199 169 151 400 500 600 700 800
如 [Ti(H2O)6]3+
吸 收 率
波长(或能量)
发生d-d 跃迁:最大吸收峰在490nm(蓝绿光) 处，所以呈紫红色。
解释配合物颜色
注意
不同金属的水合离子，虽配体相同，但 eg与t2g 的能级差不同，发生d-d跃迁时吸 收可见光波长不同，故显不同颜色。 中心离子d 轨道全空(d0)或全满(d10), 不 能发生d-d跃迁，其水合离子为无色。 如: [Zn(H2O)6]2+、 [Sc(H2O)6]3+
6. 晶体场理论的应用
解释配合物颜色 当d 轨道没有填满电子，配合物吸收 可见光某一波长光，d 电子从t2g 跃迁 到eg 轨道(称为d-d 跃迁)，配合物呈现
其互补色。
解释配合物颜色
能量/(kJ· -1) mol 波长/nm 光区 不可见 可见 不可见 被吸收的颜色 紫外区 紫 蓝 绿 黄 橙 红 红外区 观察到的颜色 无色 黄绿 黄 紫红 蓝 绿蓝 蓝绿 无色
5d 6s 6p
5d
NH3
sp
[CuCl3]2-——正三角形
3d 3d
4s
4p
Clsp2
返回
[Ni(NH3)4]2+—— 正四面体
Ni2+价层电子结构为
3d 4s 4p
NH3
[Ni(NH3)4]2+
3d sp3 3d 3d 4s 4p
[Ni(CN)4]2-—— 正方形
Ni2+价层电子结构为
[Ni(CN)4 ]2-
第五章 配位化合物
第二节
配合物的化学键理论
中心思想——静电理论 视中心离子和配体为点电荷，带 正电荷的中心离子和带负电荷的配体 以静电相互吸引，配体间相互排斥。
5-2-2 晶体场理论
考虑了带负电的配体对中心离子最
外层的电子的排斥作用，把配体对中
心离子产生的静电场叫作晶体场。
1. 基本要点
中心离子和配体之间仅有静电的相互吸 引和排斥作用。 中心离子的5个能量相同的d轨道受周围 配体负电场的不同程度的排斥作用，发 生能级分裂，有的轨道能量升高，有的 能量降低。 由于d轨道的能级分裂，d轨道的电子需 重新分布，使体系能量降低，即给配合 物带来了额外的稳定化能。
如 Fe3+ d5 [FeF6]3F-是弱场 高自旋
[Fe(CN)6]3CN-是强场 低自 旋
eg
△o t2g
△o t2g5 eg0
´
eg
t2g
分布式： t2g3 eg2
5.晶体场稳定化能(CFSE) dx -y dz eg 3
2 2 2
Es
+
5 - 2△o 5 t2g dxy dxz dyz
△o
弱场 构型 未成对 电子数
CFSE
强场 构型 未成对 电子数
CFSE
t2g 2 2 d t2g 3 3 d t2g 1 d4 t3 eg 2g 2 d5 t3 eg 2g 6 4 2 d t2geg 7 5 2 d t2geg 2 d8 t6 eg 2g 9 6 3 d t2geg 10 6 4 d t2geg
1
1 2 3 2 1 0
1 2 1 0
-0.4△o -0.8△o -1.2△o -1.6△o +P
-2.0△o +2P -2.4△o +2P
-1.8△o+P -1.2△o -0.6△o 0.0△o
5.晶体场稳定化能(CFSE) CFSE代数值越小，配合物越稳定。
影响因素：
中心离子的d电子数；
配位体场的强弱； 配合物的空间构型。
影响分裂能的因素
配体的性质
影响分裂能的因素
I-<Br-<S2-<SCN-Cl-<NO3-<F-<OH<ONO-<C2O42-<H2O<NCS-<edta 弱场配体 <NH3<en<NO2-<CN-CO 强场配体 ——以上称为光谱化学系列
中心离子的电荷 同一过渡元素与相同配体形成配合物时， 中心离子电荷越多，其△越大。 过渡金属离子 Ti2+ V2+ Cr2+ Mn2+ Fe2+ Co2+ Ni2+ Cu2+ M2+的d电子数 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 △o/(kJ· -1) - 151166 93 124 111102151 mol 过渡金属离子 Ti3+ V3+ Cr3+ Mn3+ Fe3+ Co3+ Ni3+ Cu3+ M3+的d电子数 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 △o/(kJ· -1) 243 211 208 251 164 - - mol
△o >P, 易形成低自旋配合物； △o <P, 易形成高自旋配合物。
弱场 t2g
未成对 eg 电子数
强场 t2g
↑ ↑↑ ↑↑↑ ↑↑↑ ↑↑↑ ↑↑↑ ↑↑↑ ↑↑↑ ↑↑↑ ↑↑↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
eg
未成对 电子数
↑ ↑ ↑
↑ ↑ ↑ ↑ ↑
Hale Waihona Puke ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
影响分裂能的因素
元素所在周期数 相同氧化数、同族过渡元素与相同配体 形成配合物时，中心离子所在周期数越 大，其△越大。 周 期
四 五 六
影响分裂能的因素
配离子
[Co(NH3)6]3+ [Rh(NH3)6]3+ [Ir(NH3)6]3+
△o/(kJ· -1) mol
274 408 490
4.电子成对能和配合物高 低自旋的预测
6. 晶体场理论的应用
解释配合物的稳定性 Eeg=+0.6△o
如 配体为弱场 d2 CFSE=2×(- 0.4 △o )= - 0.8 △o d3 CFSE=3×(- 0.4 △o )= - 1.8 △o d4 CFSE=3×(- 0.4 △o )+ 0.6 △o = - 0.6 △o ∴配合物稳定性 d2构型< d3构型> d4构型
3. 分裂能及其影响因素 分裂能
分裂能——中心离子d轨道能级分裂后，
最高能级和最低能级之差。
△o=Eeg -
Et2g
eg
△o
E E0
t2g 自由离子 球形场中 八面体场
Es
影响分裂能的因素
配合物的几何构型 同种配体
一般 △o > △t
4 △ t = 9 △o
配体的性质 同一中心离子形成相同构型的配合物时， 其△ 随配体场不同而变化。 配离子 配体 分裂能△o/(kJ· -1) mol [CrCl6]3Cl158 配 3[CrF6] F 182 位 [Cr(H2O)6]3+ H2O 体 208 [Cr(NH3)6]3+ NH3 场 258 增 3+ [Cr(en)3] en 262 强 [Cr(CN)6]3- CN314
d1
1
1 2 3
4 5 4
3 2 1 0
-0.4△o -0.8△o -1.2△o -0.6△o 0.0△o -0.4△o -0.8△o -1.2△o -0.6△o 0.0△o