配位化学
无机化学中的配位化学
无机化学中的配位化学无机化学是化学的一个分支，研究的是无机物质的性质、合成、结构和反应。
而无机化学中的配位化学则是其中一个重要的领域，研究的是配合物的性质和反应机理。
一、什么是配位化学？配位化学是指研究配合物的化学性质、结构和反应机理的一门学科。
配合物是由一个或多个叫配体的化学物质和一个中心离子或原子团通过配位键结合而成的。
二、配合物的基本结构在无机配位化学中，有一些基本的配合物结构，以下是其中几种常见的：1. 八面体型配合物八面体型配合物的一种常见形式是指一个中心金属离子被六个配体包围而成。
这种配合物包括了一些过渡金属物质，比如八面体的铁离子（Fe2+），铬离子（Cr3+）和钴离子（Co3+）等等。
2. 四面体型配合物四面体型配合物的中心离子被四个或更少的配体包围而成。
例如一个中心钴离子（Co2+）被四个氨分子包围而成的结构。
类似的四面体型配合物还包括了许多其他的过渡金属离子。
3. 矩形双桥型分子矩形双桥型分子是指由一个或多个金属中心和一个或多个桥联的配体组成的化合物。
这种化合物经常被用作催化剂。
4. 端基配位端基配位是指配体的一个原子与金属离子形成了一个配位键，而其它的配体分子则不与之配位。
这种结构的一个例子是钴离子与四个水分子和一个氯离子形成的结构。
以上这些结构只是无机配位化学中的几个例子，实际上在无机化学中还有许多其他的配合物结构。
了解这些结构的特点，可以帮助我们更好地了解配合物的性质和反应机理。
三、配位化学的应用无机配位化学有着广泛的应用，例如在工业、农业和医学等领域。
以下是其中的一些例子：1. 工业应用无机配位化学在工业生产中有着广泛的应用。
例如，许多催化剂都是配合物，它们被广泛地应用在成本高昂和复杂的化学反应中。
此外，许多电池和太阳能电池中也使用了配合物。
2. 农业应用农业领域中，配位化学也扮演着重要的角色。
例如，许多农药和肥料都是由稳定的配合物构成的。
3. 医学应用医学领域中，配位化学也有着广泛的应用。
配位化学精简版
C2O42-、RCOO-、R2O（醚类）
③含硫配体S2-、SCN（硫氰酸根）、RSH-（巯基）、R2S（硫 醚）
④含氮配体NH3、NO、NO2、NCS-（异硫氰酸根）、RNH2、
R2NH、
⑤含磷砷 ⑥含碳
PH3、PR3、PF3、PCl3、PBr3
CO、CN-
7
•2.按配位原子的数目分类 （1）单齿（单基）配位体只含一个配位原子的配位
2、中心原子一般都是带正电荷的正离子，多为过渡 金属离子，如Cu2+、Fe3+、Co3+等，但也有一些是中性 原子，如Fe(CO)5中的Fe原子。
3、有的配合物的中心原子不止一个，最典型的是 F在e包（含H22O、）3、463等+的多水个解铁，原在子形的成中F间e（产O物H，）都为多核配3的过程中，存 合物。
R'
CO
R"C
NN
CO_
R
1,10-二氮菲（邻菲咯啉）
β双酮
9
多齿配体
-OOC OOC
NCH2CH2N
-
-
COO COO -
六齿配体 EDTA
L
N
N
Co
O
O
四齿配体
二水杨醛缩乙二 胺合钴Co(Salen)
10
3.配位数
配体中直接与中心离子（或原子）结合的配位原子 的数目称为中心离子的配位数。
——单齿配位体的配位数即为配位体总数，如[Ag(NH3)2]＋中Ag＋ 离子的配位数为2，[Co(NH3)6]3＋中Co3＋的配位数为6。
6
2.配位体
指与中心原子直接相连的分子或离子叫配体
配位原子：在形成配合物时具有孤对电子的原子，在配体中。与中 心原子直接相连的原子。 常见的配位原子一般集中在周期表中的P区。
化学配位配位化学
化学配位配位化学化学配位，也被称为配位化学，是化学领域中的一个重要分支，涉及到配位化合物的合成、结构解析和反应机理等方面。
配位化学的发展对于理解和应用化学原理有着重要的意义。
本文将探讨化学配位的基本概念、配位化合物的结构和性质以及配位反应的机理等内容。
一、化学配位的基本概念在化学中，配位是指两个或多个化学物质通过共用一对或多对电子而结合在一起形成配位键的过程。
配位化学研究的主要对象是配位化合物，其中配位中心（通常是过渡金属离子）与一个或多个配体（通常是具有孤对电子的分子或离子）形成配位键。
这种配位键的形成使得配位化合物具有独特的结构和性质。
二、配位化合物的结构和性质配位化合物的结构与其性质密切相关。
在配位化合物中，配位中心与配体之间的配位键通常是通过配位基团上的孤对电子与配位中心的空轨道相互作用而形成的。
这种配位键的形成使得配位化合物呈现出各种不同的几何构型，如线性型、平面型、三角型、四角型等。
其中最常见的是八面体和四方形的结构。
配位化合物的性质主要由配位数、配位键的强度以及配体的性质等因素决定。
配位数指的是一个配位中心周围配体的数目。
根据配位中心的电子数和配体的空位数，可以分为单配位、双配位、多配位等不同类型。
配位键的强度取决于配位中心和配体之间的电荷转移情况，一般来说，配位键越强，配位化合物的稳定性越高。
此外，配体的性质也会对配位化合物的性质产生影响，常见的配体包括氨、水、羰基、氯离子等。
三、配位反应的机理配位反应是指在化学反应中，配位中心与配体之间的配位键发生断裂或形成的过程。
根据反应的特点，可以将配位反应分为配位置换反应、配位加成反应和配位消除反应等类型。
配位置换反应是最为常见的一类配位反应，指的是在配位化合物中，一个或多个配体被其他配体取代的过程。
这种反应通常涉及到金属离子与配位基团之间的键的断裂和形成。
配位置换反应的机理可以通过亲核取代机理、酸碱取代机理或配体内取代机理来解释。
配位加成反应是指在配位化合物中，通过配位中心与新的配体之间的配位键形成来实现新配位基团的引入。
配位化学的基本概念与配位化合物的性质
配位化学的基本概念与配位化合物的性质配位化学是研究过渡金属离子或中心离子与周围配体（配位体）之间配位键形成、结构及性质的科学。
配位化合物是由一个或多个配体与一个中心离子配位形成的化合物，具有独特的结构和性质。
本文将介绍配位化学的基本概念以及配位化合物的性质。
一、配位化学的基本概念配位化学的基本概念主要围绕着配位键形成、配体和中心离子的性质以及配合物的结构与性质展开。
1. 配位键形成配位键是配体中的一对电子与中心金属离子之间的共用键。
配位键的形成需要配体提供一个或多个孤对电子与中心离子形成配位键。
配位键的形成对配位化合物的性质起着关键作用。
2. 配体的性质配体是指能够提供一个或多个电子对与中心离子形成配位键的分子或离子。
配体的性质主要影响配位键的强弱和配位化合物的稳定性。
常见的配体有氨、水、氯等。
3. 中心离子的性质中心离子是指配位化合物中与配体形成配位键的金属离子或金属原子。
中心离子的性质包括电荷数、价态和配位数等。
中心离子的性质决定了配位化合物的结构和性质。
4. 配位化合物的结构与性质配位化合物的结构与性质主要受到配体种类、中心离子性质以及配位数等因素的影响。
配位化合物可以形成各种不同的结构，如线性、方向、平面、四面体等。
这些结构决定了配位化合物的性质，如颜色、磁性、溶解性等。
二、配位化合物的性质配位化合物具有许多独特的性质，以下将介绍其中的几个重要性质。
1. 颜色许多配位化合物显示出明亮的颜色，如蓝色、红色、黄色等。
这是由于配位键形成后，中心金属离子的d轨道发生分裂，产生能量差，吸收特定波长的光而呈现有色。
2. 磁性配位化合物可以表现出不同的磁性，包括顺磁性和反磁性。
顺磁性是指配位化合物中所含的未成对电子会受到外磁场的吸引，而提高磁性。
反磁性则相反，未成对电子会被排斥。
3. 溶解性配位化合物的溶解性与配体和中心离子的性质密切相关。
一般来说，具有极性配体的配位化合物在极性溶剂中溶解度较高，而中心离子大多数情况下并不直接影响溶解性。
化学反应的配位化学的计算
化学反应的配位化学的计算配位化学是研究配合物形成、反应机理和性质的学科，主要涉及配合物的形成和配位键的形成与破裂等。
在化学反应中，配位化学的计算是非常重要的，可以用来预测反应的可能性、探索机理以及优化实验条件。
本文将介绍几种常见的配位化学计算方法。
一、配位化学的基础概念1. 配位化学基础知识配位化学是指中心金属离子通过配位键与一个或多个配体形成配合物的过程。
在配合物中，中心金属离子和配体之间通过配位键连接。
配位键形成与破裂过程中可以伴随电子转移，导致配合物的性质和结构发生变化。
2. 配位数与配位键数配位数指的是中心金属离子周围配体的个数。
而配位键数则是指配位键的数量。
通过计算配位键数，可以确定配位数，同时也可以判断配体与中心金属离子之间的键的类型（配位键、离子键等）。
二、计算配位化学的方法1. 密度泛函理论（DFT）密度泛函理论是研究材料和分子的基本性质的一种方法。
在配位化学中，可以使用DFT方法计算配体分子和金属离子之间的结合能、键长、结构和电荷分布等。
通过计算可以得出配体的相对稳定性以及得到反应的能垒等信息。
2. 分子力学方法分子力学方法是一种计算化学中常用的近似计算方法，适用于大分子的计算。
在配位化学中，可以使用分子力学方法计算配体和金属离子之间的键长、键能以及配位平面的稳定性等。
分子力学方法计算速度快，但对于反应动力学和电子结构等细节缺乏精确描述。
3. 自洽反应场（SCRF）模型自洽反应场模型考虑了溶剂效应对配位化学的影响。
在计算过程中，可以考虑一个或多个溶剂分子与配体和金属离子的相互作用。
通过自洽反应场模型可以预测在溶液中的反应情况，预测络合物的稳定性等。
三、配位化学计算在实际应用中的例子1. 配位键的强度与稳定性通过配位化学的计算方法，可以预测配位键的强度和稳定性。
例如，可以计算不同配体与相同金属离子结合时的配位键能，并比较它们之间的强度差异。
这些计算结果可以帮助选择更合适的配体，提高配合物的稳定性。
名词解释配位化学
名词解释1，配位化合物：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）和围绕它的称为配位体（简称配体）的分子或离子，完全或部分由配位键结合形成。
2，价键轨道理论:1.两个原子的成单电子若自旋相反则可两两配对形成共价键2.共价键的形成是原子轨道的重叠,重叠程度越大,共价键越稳定3.共价键有方向性和饱和性3,晶体场理论要点：1、中心离子与配体之间看作纯粹的静电作用2、中心离子d轨道在配体（场）作用下，发生能级分裂。
3、d电子在分裂后的d轨道上重排，改变了d电子的能量。
4，分子轨道理论：分子轨道理论从分子整体出发,考虑电子在分子内部的运动状态,是一种化学键的量子理论.该理论的要点有:1.在分子中电子不是属于某个特定的原子,电子不在某个原子轨道中运动,而是在分子轨道中运动.分子中每个运动状态则用波函数表示,即分子轨道；2.分子轨道是由分子中原子的原子轨道线性组合而成,组成后形成的分子轨道数目与结合前的原子轨道数目相等（轨道杂化则是同一原子的不同原子轨道的重新组合,而且分子轨道是多中心的,原子轨道只有一个中心）；3.原子轨道线性组合得到分子轨道.其中能量高于原来原子轨道者成为反键分子轨道,能量低于原来原子轨道者称为成键分子轨道；4.每个分子轨道都有对应的图像.5，晶体场稳定化能：若d轨道不是处在全满或全空时，d电子分裂轨道后的总能量低于分裂前轨道的总能量。
这个总能量的降低值，称为晶体场稳定化能。
此能量越大，配合物越稳定。
6，姜泰勒效应：电子在简并轨道中的不对称占据会导致分子的几何构型发生畸变，从而降低分子的对称性和轨道的简并度，使体系的能量进一步下降，这种效应称为姜－泰勒效应。
7，电子组态：电子组态指原子内电子壳层排布的标示。
又称电子构型或核外电子排布。
8，微观态:如果使用分子数分布并且区分具体的分子来描写的系统状态叫热力学系统的微观态。
9,单重态：根据泡里不相容原理，在同一轨道上的两个电子的自旋方向要彼此相反，即基态分子的电子是自旋成对的，净自旋为零，这种电子都配对的分子电子能态称为单重态（singlet state），具有抗磁性。
配位化学
17
Inorganic C无he机m化ist学ry
普通光：电场可以在一切可能的平面上 振动。
偏振光：电场只能在一个平面上振动。 也称平面偏振光，简称偏光。
普通光通过偏振片可变成偏振光。 见书178页图4-13。 旋光物质：使偏光振动平面旋转的物质。 旋光度：偏光振动平面旋转的角度。 对映异构也称旋光异构或光学异构。
若配体对中心原子影响较大，则易于导致中心 原子价电子层的重排，从而形成内轨型配合物。
若配体对中心原子影响较小，则难于使中心原 子价电子层发生重排，从而形成外轨型配合物。
一般而言：对中心原子影响较大的配体有CN-、 NO2-、NH3等，对中心原子影响较小的是H2O、F等。
22
Inorganic C无he机m化ist学ry
结果：五个简并的d轨道在八面体场中分 裂成两组。
能量较高的dz2、dx2-y2，称为dγ轨道； 能量较低的dxy、dxz、dyz，称为dε轨道。 28
1
Inorganic C无he机m化ist学ry
NH3分子在溶液中有了更紧密的结合。 研究证实：
Co3+与NH3结合形成Co(NH3)63+，产物 [Co(NH3)6]Cl3。
化合价理论不能解释。
价键理论解释[Co(NH3)6]Cl3结合方式。 配位化合物：
由可以给出孤对电子或π电子的一定数目
的离子或分子（配体）和接受孤对电子或π电
分子中的未成对电子数与磁矩的对应关系：
未成对电子数 磁矩B.M.
1
1.73
2
2.83
3
3.87
4
《配位化学》课件
配位化合物的稳定性
总结词
配位化合物的稳定性
详细描述
配位化合物的稳定性取决于多个因素，包括中心原子或离子的性质、配位体的数目和类型、配位键的 数目和类型等。一般来说，配位数越大，配位化合物的稳定性越高。此外，具有强给电子能力的配位 体也能提高配位化合物的稳定性。
03
配位键理论
配位键的定义
总结词
配位键是一种特殊的共价键，由一个 中心原子和两个或更多的配位体通过 共享电子形成。
《配位化学》PPT课件
目录
• 配位化学简介 • 配位化合物 • 配位键理论 • 配位反应动力学 • 配位化学的应用
01
配位化学简介
配位化学的定义
配位化学是研究金属离子与有机配体 之间相互作用形成络合物的科学。
它主要关注配位键的形成、性质和反 应机制，以及络合物在催化、分离、 分析等领域的应用。
方向性是指配位键的形成要求中心原子和配 位体的电子云在特定的方向上重叠。这决定 了配合物的特定空间构型。饱和性则是指一 个中心原子最多只能与数目有限的配位体形 成配位键，这取决于中心原子的空轨道数量 和配位体的可用孤对电子数。
04
配位反应动力学
配位反应的动力学基础
反应速率
01
配位反应的速率是研究配位反应动力学的关键参数，它决定了
05
配位化学的应用
在工业生产中的应用
催化剂
配位化合物可以作为工业生产中的催化剂，如烯烃的氢化反应、 烷基化反应等。
分离和提纯
利用配位化合物的特性，可以实现工业生产中的分离和提纯过程 ，如金属离子的分离和提纯。
化学反应控制
通过配位化合物可以控制化学反应的速率、方向和选择性，从而 实现工业化生产中的优化。
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有满 p 轨道的配体——OH-、X- 、 H2O
（低能占有轨道）
——弱场配体
使Δ 减小
*
t2g d
t2g π∗
M
L
ML
形成M→L 反馈π配位键
有空d轨道的配体——PR3、AsR3、SR2
有多重键、空π*轨道的配体——CO、CN-、C2H2
（高能空轨道）
——强场配体
使Δ 增大
（2）分裂能 影影响响分分裂裂能能△△值值大大小小的的因因素素
CFT：纯金属原子轨道
t2g、eg*轨道
MOT：近似看作原d电子轨道
其中t2g：无 π 配键时—可看作纯金属轨道
有 π 配键时—不看作纯金属轨道
CCFFTT与与MMOOTT比比较较
③ 处理t2g、eg轨道分裂上有所不同 CFT： t2g、eg轨道能量与球型场中比较
在Mn+周围静电场影响下分裂 MOБайду номын сангаас：形成分子时，原子轨道能量的变化主要起因于
Δ ≈ Δet ＋ Δσ
＋
静电作用
σ键
正贡献
Δπ(M→L) －
π键(M→L) 正贡献
Δπ(L → M)
π键(L→M) 负贡献
CCFFTT与与MMOOTT比比较较
相同：d轨道分裂 定性讨论配合物的磁学、光学、热化学等现象
重要区别： ① M－L间作用 CFT：纯离子键 MOT：共价键
②
t2g、eg轨道
强的π电子给予体 （I-, Br-、Cl-、SCN-）
＜弱的π电子给予体 （F-、OH-）
＜很小或无π相互作用（H2O、NH3）
＜弱的π接受体
（phen）
＜强的π接受体
（NO2-、CN-、CO）
（2）分裂能
MOT： 考虑M－L间σ键作用与π键作用 能级关系可用于讨论：光学、磁学性质
分裂能 Δ 来自四种贡献：
用 于 估 算 ∆o 的 f 值 和 g 值
f
配体
f
0.72
CS (NH2 )2
1.01
0.75
NCS-
1.02
0.78
NCSe-
1.03
0.80
NC-
1.15
金属离子 Mn2+ Ni2+ Co2+ V2+
0.82
CH3NH2
1.17
0.83
NH2CH2CO2 1.18
0.85
CH3CN
1.22
0.9
s
x2+y2+z2
d
(2z2-x2-y2, x2-y2)
(RX,RY,RZ) (xy, xz, yz) d
(x,y,z) p
可参与形成 σ 键
可参与形成 π 键
（1）配合物分子轨道的形成
ML6的Oh场
对称性匹配
σ–非键
MO形成的结果： 金属的d轨道分裂为t2g和eg*
高、低自旋
M的d电子可占据
6e
12e
配体的电子进入成键轨道 ——相当于配位键
对称性匹配
t2g轨道dxy、dxz、dyz条件合适时可形成 π 键
含有 π 型轨道的配体 CO、CN-：空π*轨道 P、As、S配位原子（PR3、AsR3、SR2）：空d轨道 F-、Cl- 、 H2O：满p轨道
t2g p ML
M
L
形成L→M π 配位键
③ 配体的性质
（2）分裂能 Δ
晶体场理论可解释： I- < Br- < Cl- < F-
能否解释： OH- < H2O
Jorgenson总结： Δo = f (配体) × g (中心离子)
配体
BrSCNCl(C2H5O)2PSe2-
OPCl3 N3 (C2H5O)2PS2F(C2H5)2NCS2(CH3)2SO CO(NH3)2 CH3COOH C2H5OH (CH3)2NCHO C2O42H2O
可与中心轨道重叠形成 σ-配键
空π*轨道 空d轨道 满p轨道
如C2H2的π* 如Pph3的3d 如F-的2p 可与中心轨道重叠生成 π-配键
对称性匹配——中心轨道
Oh E 8C3 6C2 6C4 3C2 i 6S4 8S6 3σh 6σd
A1g 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 A2g 1 1 -1 -1 1 1 -1 1 1 -1 Eg 2 -1 0 0 2 2 0 -1 2 0 T1g 3 0 -1 1 -1 3 1 0 -1 -1 T2g 3 0 1 -1 -1 3 -1 0 -1 1 A1u 1 1 1 1 1 -1 -1 -1 -1 -1 A2u 1 1 -1 -1 1 -1 1 -1 -1 1 Eu 2 -1 0 0 2 -2 0 1 -2 0 T1u 3 0 -1 1 -1 -3 -1 0 1 1 T2u 3 0 1 -1 -1 -3 1 0 1 -1
§ 3-1 配合物的异构现象 § 3-2 配合物的化学键理论 § 3-3 配合物的电子光谱
§ 3-2 配合物的化学键理论
1. 价键理论 VBT Valence Bond Theory 2. 晶体场理论 CFT Crystal Field Theory 3. 分子轨道理论MOT Molecular Orbital Theory
Py
1.23
0.90
NH3
1.25
0.91
en
1.28
0.92
dien
1.29
0.94
SO32-
1.3
0.97
dipy
1.33
0.98
NO2-
1.4
0.99
CN-
1.7
1.00
Fe3+ Cu2+ Cr3+ Co3+ Ru2+ Ag3+ Ni4+ Mn4+ Mo5+ Rh3+ Pd4+ Tc4+
g×103cm-1 8.0 8.7 9 12.0
晶体场稳定化能 CFSE
2. 晶体场理论
学习线索
（1）d 轨道的分裂
（2）分裂能 Δ
（3）电子在 d 轨道中的排布 （4）晶体场稳定化能 CFSE
（1）d轨道的分裂
在Oh场中的分裂
dz2
dx2-y2
dyz
dxz
dxy
分裂能
Δo = 10 Dq Dq：场强参数，
具有能量单位
D：中心离子的极化度 q：配体电荷
1. 价键理论
自自己己复复习习
要点：中心原子杂化 配体提供孤对电子
可解释：配位数、立体构型、磁性 定性讨论部分配合物的稳定性
缺陷：难定量计算、无法说明激发态的问题
例如：配合物的颜色、吸收光谱 六配位M（II）的相对稳定性
2. 晶体场理论 Crystal Field Theory (CFT)
作用力：静电作用 配体：点电荷与偶极子
14.0 15.7 17.4 18.2 20 20.4 22 24 24.6 27 29 31
（3）电子在d轨道中的排布
Δo>P：电子尽可能填入能量低的轨道
未配对电子数较少
——强场低自旋（LS）
Δo<P：电子尽可能分占不同的d轨道
未配对电子数较多
——弱场高自旋（HS）
例：Co3+在Oh场中
[CoF6]3-
① 配体场的类型 ② 金属离子的性质
例：Δt = 4/9 Δo
同L，Mn+电荷高者Dq大（正常价态）
[M(H2O)6]3+ Dq~20000 cm-1
[M(H2O)6]2+ Dq~10000 cm-1
同L，Mn+半径3d
4d
Δo
通常相差 40%~80%
5d 增大 增大
40~50% 20~30%
第二、三过渡系列配合物几乎都是低自旋
F-：弱场
Δo(13000 cm-1) < P(21000 cm-1)
高自旋
[Co(NH3)6]3+ NH3 ：较强场
Δo(23000 cm-1) > P(21000 cm-1)
低自旋
（3）电子在d轨道中的排布
电子在Td场d轨道中的填充
相同条件下， Δt = 4/9 Δo
P：一般变化不大
Δt < P
4. 配合物化学键理论的应用举例
本本章章要要求求
§3-2 配合物的化学键理论
能说出晶体场理论的要点，能分析d轨道在八面体 场和四面体场中分裂的模式。
理解分裂能Δ、电子成对能P、晶体场稳定化能 CFSE的意义。
能说出d轨道分裂的后果。能判断配合物分子的磁
性并计算磁矩μ，能计算CFSE。
了解光谱化学序列，能说出常见配体在光谱化学序 列中的位置，并能用分子轨道理论定性解释。
正方形 四角锥 正八面体 正四面体
点群
D∞ h D3h D3h D5h D4h D4v Oh Td
d轨道的分裂情况
dxy
dxz
dz2
dx2-y2， dyz ，
dxz dyz ， dxy ， dx2-y2 ， dz2
dxy
dxz
dx2-y2
dyz
dz2
（2）分裂能 Δ
Δo = 10 Dq D：中心离子的极化度 q：配体电荷 影响Δ大小的因素
四面体配合物大多数是高自旋配合物
(4) 晶体场稳定化能CFSE Crystal Field Stabilization Energy
填充在分裂的d轨道中的d电子总能量与填充在未分裂
的d轨道中时相比有所降低
降低的这一部分能量——CFSE
例： 弱Oh场中 d6： (t2g)4(eg)2
高自旋