第一章配位化学发展简史及基本概念课件
配位化学发展简史及基本概念精选幻灯片

Zn-N配位键形成的分子盒
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Fe-N配位键组装成的超分子
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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、催化化学、物质 的分离与提纯、原子能工业、医药、电镀、 染料等等。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。
13
微量元素与人体健康的问题是世界各国普遍关心 的问题,也是生物无机化学研究的重点课题。新 近发现,许多无机元素在人体中具有极其重要的 作用。如: 缺硒与“克山病”的联系; 铜的超氧化物岐化酶(SOD)可清除超氧离子; 钒与人体中胰岛素的作用有密切关系; “顺铂”配合物可作治癌药物; 铝与老年痴呆症的联系等
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1987年诺贝尔化学奖
C. Pedersen J-M. Lehn D. Cram 发现冠醚化合物 发现穴醚化合物并提出 超分子概念 主客体化学先驱者
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• 超分子是指由两种或两种以上分子依靠分子间相 互作用结合在一起,组成复杂的、有组织的聚集 体,保持一定的完整性,使它具有明确的微观结 构和宏观特性。
NH
NH
Fe
NH NH
N HN
咪唑基
15
血红蛋白
肌红蛋白
H2C CH 叶绿素
X CH2CH3
NH
NH
Mg
NH H3C R H3CO2C O NH CH3
应用研究方面:抗癌药物(顺铂), 稀土放疗,艾兹病(杂多酸),营养 滋补品(各类补钙、铁、锌、锗、硒 制剂)。生物无机化学是配位化学、 生物化学、医学、营养化学、环境科 学等学科相互渗透互相融合的产物。
第一章配位化学简史和基本概念

NH3-Cl Co-NH3-NH3-NH3-NH3-Cl NH3-Cl (1)
Cl Co-NH3-NH3-NH3-NH3-C NH3-Cl (2)
Cl Co-NH3-NH3-NH3-NH3-Cl Cl (3)
Cl Co-NH3-NH3-NH3-Cl Cl (4)
Blomstrand 和他的学生 S.M. Jorgensen 认为:连接在 Co 上的氯不易离解成 Cl-,据此解 释表 1-2 中的实验事实。根据这种假定,可以推测配合物(4)CoCl3⋅3NH3 应与配合物(3) 相似。但 Jorgensen 未能制得 CoCl3⋅3NH3,却制得类似物 IrCl3⋅3NH3,实验证明,该配合物 不导电,加 AgNO3 不产生沉淀。因此他推翻了自己和老师先前的看法,指出链式理论是不 正确的。 二、Werner 的配位理论 瑞士 26 岁的化学家 Werner 1893 年在德国《无机化学学报》发表题目为“对无机化合 物结构的贡献”的论文提出了配位化学的主要概念奠定了现代配位化学发展的基础。1913 年荣获 Nobel 化学奖。 理论要点: 1.大多数元素表现有两种形式的原子价即主价和副价(相当于现代的氧化态和配位数) 2.每种元素倾向于既满足主价又满足副价 3.副价具有方向性,指向空间的确定位置 Werner 认为直接与金属连接的配体处于配合物的内界,结合牢固,不易离解。不作为配体 的离子或分子远离金属离子,与金属结合弱,处于配合物的外界。据此将上述四个配合物依 次表示为:
氮氧配体
氮氧硫配体
磷或砷配体
此外,特殊的多齿配体有:大环配体卟啉、三脚架型配体如 N(CH2CH2NH2)3。 注意:为形成稳定的五元或六元螯环,两个配位原子必须间隔两个或三个其它原子。 (3)根据配位原子的 Lewis 碱性软硬度可将多齿配体分为两类:
配位化学讲义 第一章 配位化学的早期历史

第一章配位化学的早期历史及Werner配位理论第一节早期研究及链式理论一、早期研究1、配合物的发现最早记录:1704年,德国Diesbach得到的普鲁士蓝KCN.Fe(CN)2.Fe(CN)3。
研究开始:1793年Tassaert发现CoCl3.6NH3当时无法解释稳定的CoCl3和NH3为何要进一步结合2、配合物性质研究1)Cl-沉淀实验(用AgNO3)配合物可沉淀Cl-数目现在化学式CoCl3.6NH3 3[Co(NH)6]Cl33CoCl3.5NH3 2 [Co(NH3)5Cl]Cl2CoCl3.4NH3 1 [Co(NH3)4Cl2]ClIrCl3.3NH3 0 [Ir(NH3)3Cl3]2)电导率测定配合物摩尔电导(Ω-1) 离子数目现在化学式PtCl4.6NH3 523 5[Pt(NH)6]Cl43PtCl4.4NH3 229 3 [Pt(NH3)4Cl2]Cl2PtCl4.2NH3 0 0 [Pt(NH3)2Cl4]二.链式理论(Chain theory)1869年瑞典Lund大学Blomstrand教授及其学生Jorgensen(后任丹麦Copenhagen大学教授)提出链式理论。
—第二节Werner配位理论一、Werner配位理论1891年,瑞士苏黎士(Zurich)大学的Werner教授,提出新的配位理论学说。
基本观点如下:1)大多数元素有两种类型的价:即主价(---)和副价(—)。
分别相当于现在的氧化态和配位数。
2)每种元素都倾向于既满足它的主价又要满足它的副价。
3)副价指向空间的确定位置。
*主要贡献:1)提出了副价的概念(现称配位数)。
2)奠定了配合物的立体化学基础。
二、对实验结果的解释副价结合更为稳定,不易解离。
2.影响配位数的因素1)空间因素(空间位阻):A、中心金属B、配体例:镧系元素的配合物2)中心原子的氧化态Pt(II), 4;Pt(IV), 6。
第四节配体类型依据与中心原子形成配位键的数目,可将其分为:1)单齿配体例:H2O、NH3、PMe32)双齿配体H2NCH2CH2NH2N NN1、配离子1)配体名称放在中心原子之前;2)不同配体之间以圆点(·)隔开;3)配体数目以二、三、四表示(一可省略);4)最后一个配体名称后缀以“合”字;5)如果中心原子不止一种氧化数,可在其后的圆括号中用罗马数字表示。
《配位化学基础》PPT课件

性分子,电导为0,分子中的三个Cl-反响性都低。
配位化学简史
———奠基时期
• 1893年,26岁瑞士化学家维尔纳
(Alfred Werner)根据大量的实验事
实,发表了一系列的论文,提出了现
代的配位键、配位数和配位化合物构
造的根本概念,并用立体化学观点成
功地说明了配合物的空间构型和异构
Noble prize in 现象。奠定了配位化学的根底。
配位化学的根本概念
配合物的定义
中国化学会1980年《无机化学 命名原则》狭义定义:具有接 受电子的空位原子或离子(中 心体)与可以给出孤对电子或 多个不定域电子的一定数目的 离子或分子(配体)按一定的 组成和空间构型所形成的物种 称为配位个体,含有配位个体 的化合物称为配合物。
国际纯粹及应用化学联合会无 机化合物命名法广义定义:凡 是由原子B或原子团C与原子A 结合形成的,在某一条件下有 确定组成和区别于原来组分( A、B或C)的物理和化学特性 的物种均可称为配合物。
for centuries, CoordiFnea4t[iFoen(CN)6]3 。〔兽皮或牛血+Na2CO3在
Chemistry chemistry
sisinacebr1a8n9c3铁h. 锅of中煮沸〕。
• 周朝,使用配合物作为染料。?诗经?中记载
“缟衣茹藘〞、“茹藘在阪〞。“茹藘〞就是
茜草,当时用茜草的根〔二羟基蒽醌〕和粘土
• 50年代,分子轨道和晶体场理论的开展; • 60年代以来,二茂铁、环戊二烯、一氧化
碳、烯烃配合物等大量过渡金属有机配合 物和新型配合物的合成及应用
新型配合物的合成和构造 生物化学的崛起
功能配合物材料的开发 构造方法和成键理论的开拓 从配位化学到超分子化学
第1章 配位化学发展简史及基本概念

配位化合物是含有配位实体的化合物,配位实体可以是离子或中性分 子,它是由中心原子(通常是金属)和排布在其周围的其他原子或基团 (配体)组成的。
——国际纯粹和应用化学会(IUPAC),《无机化学命名法》,2005
金属原子或离子(中心金属)与其它分子或离子(配位体)形成的化合 物(包括分子、生物大分子和超分子)。 ——章慧,《配位化学》2008 配位化合物是含有配位实体的化合物。配位实体可以是离子或中性分子。 它是以无机、有机的阳离子、阴离子或中性分子作为中心,和有序排列在 其周围的原子、分子或基团(配体),通过多种相互作用(配位作用、氢 键、离子-偶极、偶极-偶极、疏水作用、-相互作用等),结合成具有明 确结构的化合物。 ——罗勤慧,《配位化学》2012
red paraquat dication (PQT2+) 百草枯
Docking in Metal-Organic Frameworks Science 2009, 325, 855
1.1 配位化学及其研究内容 1.1.1. 配合物的定义:
由可以给出孤对电子或多个不定域电子的离子或分子(配体),和具有 接受孤对电子或多个不定域电子的空位的原子或离子(中心原子),按一 定的组成和空间构型所形成的化合物。
P. L. Pauson S. A. Miller
Fe(C5H5)2 (Fc)
(1951年)
1.1 配位化学及其研究内容
金属有机化合物:
“金属与有机基团以金属与碳原子直接成键而形成的化合物”
——山本明夫
化合物中只要有一个M-C键,即可称之为金属有机化合物。
但某些含金属-碳键的化合物,不属于金属有机化合物,如TiC、kFeII[FeIII(CN)6] · H2O
配位化学课件第一章第一节

配合物的定义、空间构型 和异构现象
第一节 配合物基础知识
一、配合物的定义 配合物的定义
配合物在无机化学、分析化学、催化化学、 有机金属化学中具有广泛的应用 具有广泛的应用,但要给出一 具有广泛的应用 个确切的定义相当困难。目前,有侠义 广义 侠义和广义 侠义 两种定义: 1 狭义定义 1、狭义定义 狭义定义:配合物是由具有接受孤对电 接受孤对电 多个不定域电子的空位的原子或离子(称 子或多个不定域电子的空位 多个不定域电子的空位 为中心体 中心体),与可以给出 给出孤对电子或多个不定 中心体 给出 域电子的一定数目 一定数目的离子或分子(称为配体) 一定数目 按一定的组成 空间构型 组成和空间构型 组成 空间构型所形成的物种称为配 位个体,含有配位个体的化合物——配合物 配合物。 配合物
三、配合物的命名
根据“中国化学会无机化学命名原则” (1980年),配合物的命名方法如下:
1、配位离子(即内界 的命名: 、配位离子 即内界 的命名: 即内界)的命名
配离子中配体的名称放在中心离子(原子) 之前,不同配体名称之间以中圆点()分开, 每种配体的个数以二、三、四等数字表示,在 最后一个配体之后缀以‘合’字,中心原子的 氧化数用带圆括号的罗马字母(Ⅰ)、(Ⅱ)、 (Ⅲ)等表示,或用带圆括号的阿拉伯数字如 (1+)或(1-)等表示配离子的电荷数。
除乙烯之外,还有CO、NO、CN- 等也有 相同的情况。 又如:
Ni(CO)4 :
Ni C O
σ键
反馈π键
1951年发现: 二茂铁:为夹心型化合物。 [Fe(C5H5)2]
Fe
图a
二苯合铬:[Cr(C6H6)2]
Cr
图b
以上几种配合物与经典配合物不同—非经 典配合物。以后介绍。
《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。
配位化学简史和基本概念

(2)多齿配体:一个配位体和中心原子以两个
或两个以上的配位键相结合称为多齿配体。 (配体
中含有两个或两个以上配位原子)。 例如:乙二胺(en)、EDTA 、 C2O42-
乙二胺(en)
联吡啶(bpy)
1,10-二氮菲(邻菲咯啉)
-双酮
多齿配体
- OOC
COONCH2CH2N COO-
-
六齿配体 EDTA
2. Werner配位理论的成功之处 (1) 该理论有丰富的实验成果作为实践基础。
(2) Werner在科学研究工作中思想比较解放,他在 继承前人已经取得的科学成果的同时,能够摆脱经 典化合价理论的束缚,而敢于提出创新的见解,对 配位化学的发展作出了重大贡献。
3. Werner配位理论的不足之处 由于时代的局限,Werner配位理论未能说 明配位键的本质。 Werner配位理论是配位化学早期发展过程中的里程 碑。1913年Werner获得诺贝尔化学奖。
利用晶体场-配位场理论、MO理论可以对配合物 的形成、配合物的整体电子结构如何决定配合物的磁学的、 光谱学的性质等理论问题作出说明。
○热力学
已能准确测定或计算配合物形成和转化的热力学数据。
○动力学 ★配合物形成和转化的动力学知识也获得了迅速的发展。 ★利用经特别设计的配体去合成某种模型化合物(配合物),
三、 配位化学当前发展情况 20世纪50、60年代,无机化学最活跃的领域是配位化学
○结构:
利用现代物理测试手段已经能定量地确定配合物结构的细节
○成键理论:
1893年维尔纳提出主价和副价理论 1929年Bethe提出晶体场理论 1930年鲍林提出价键理论 对晶体场理论的修正是配位场理论 1935年Van Vleck用 MO理论处理了配合物的化学键问题
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Na+ K[Sb(OH)6] Na[Sb(OH)6](s,白)
第一章配位化学发展简史及基本概念
配位化学的研究内容
研究各类配合物的合成、结构、性质和应用。 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。
1.新型配合物的合成和合成方法研究 2.配合物在溶液中的平衡和反应性能研究 3.生物无机化学 4 功能配合物及其材料的研究 5 配合物的结构和成键理论研究
配位化学
Coordination Chemistry
化科院 陈晓峰 Tel:
化育楼208(中)
第一章配位化学发展简史及基本概念
配位化学是研究配位化合物的组成、结构、 性质及其反应内在规律的一门化学分支学科。 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、 生物学等互相渗透的具有综合性的学科。
第一章配位化学发展简史及基本概念
配合物在定性分析上的应用
Fe2+ K3[Fe(CN)6] Fe3[Fe(CN)6]2(s,蓝)
(赤血盐)
(滕氏蓝)
邻菲罗啉 螯合物(s,桔红)
Fe3+ KNCS K4[Fe(CN)6] (黄血盐)
Fe(NCS)3 Fe4[Fe(CN)6]3(s,蓝)
(普鲁氏蓝)
Al3+ 铝试剂
第一章配位化学发展简史及基本概念
金属离子在生命体中的生理生化行为,是目前十 分重要的研究领域。如:血红素,细胞色素,叶 绿素,维生素,铁蛋白,钼铁蛋白,锌蛋白,硒 蛋白,钙调蛋白及几十种重要的金属酶的结构与 存在形式,生理生化功能,毒副作用及化学模拟 生物固氮等。
血红素
O2 卟 啉 环
高自旋亚铁脱氧 低自旋正铁氧合
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。
第一章配位化学发展简史及基本概念
微量元素与人体健康的问题是世界各国普遍关心 的问题,也是生物无机化学研究的重点课题。新 近发现,许多无机元素在人体中具有极其重要的 作用。如: 缺硒与“克山病”的联系; 铜的超氧化物岐化酶(SOD)可清除超氧离子; 钒与人体中胰岛素的作用有密切关系; “顺铂”配合物可作治癌药物; 铝与老年痴呆症的联系等
Fe-N 218pm
Fe-N 201pm
NH NH
Fe
NH NH
N HN
咪唑基
第一章配位化学发展简史及基本概念
血红蛋白
肌红蛋白
H 2C C H 叶 绿 素 X
NH NH
Mg
NH NH H 3C
C H 2C H 3 CH3
应用研究方面:抗癌药物(顺铂), 稀土放疗,艾兹病(杂多酸),营养 滋补品(各类补钙、铁、锌、锗、硒 制剂)。生物无机化学是配位化学、 生物化学、医学、营养化学、环境科 学等学科相互渗透互相融合的产物。
第一章配位化学发展简史及基本概念
1987年诺贝尔化学奖
C. Pedersen 发现冠醚化合物
J-M. Lehn
发现穴醚化合物并提出
超分子概念
D. Cram
主客体化学先驱者
第一章配位化学发展简史及基本概念
• 超分子是指由两种或两种以上分子依靠分子间相互作用结合在一 起,组成复杂的、有组织的聚集体,保持一定的完整性,使它具 有明确的微观结构和宏观特性。
螯合物(s,红)
Ni2+ 镍试剂
螯合物(s,红)
Co2+ KNCS
K2Co(NCS)4(丙酮,蓝)
Cu2+ K4[Fe(CN)6] Cu2[Fe(CN)6](s,红褐)
Zn2+ (NH4)2[Hg(SCN)4] Zn[Hg(SCN)4](s,白)
K+ Na3[Co(NO2)6] K2Na[Co(NO2)6](s,黄)
到了21世纪,配位化学已经远远超过无机化学的 范围,正在形成一个新的二级学科,并且正处在 现代化学的中心地位。 如果把21世纪的化学比 作一个人,那么物理化学、理论化学和计算化学 是脑袋,分析化学是耳目,配位化学是心腹,无 机化学是左手,有机化学和高分子化学是右手, 材料科学(包括光电磁功能材料结构材料催化剂 及转能材料等)是左腿,生命科学是右腿,通过 这两条腿使化学学科坚定地站在国家目标的地坪 上。
第一章配位化学发展简史及基本概念
1、合成方法: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。
第一章配位化学发展简史及基本概念
Zn-N配位键形成的分子盒
第一章配位化学发展简史及基本概念
Fe-N配位键组装成的超分子
第一章配位化学发展简史及基本概念
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、催化化学、物质 的分离与提纯、原子能工业、医药、电镀、 染料等等。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。
第一章配位化学发展简史及基本概念
配位化学-原理及应用 章慧 现代配位化学是研究金属原子或离子(中心金属) 同其它分子或离子(配位体)形成的配合物(包 括分子、生物大分子和超分子)及其凝聚态的组 成、结构、性质、化学反应及其规律和应用的化 学。
第一章配位化学发展简史及基本概念
徐光宪:“21世纪的配位化学是出于现代化学中心地位的二级 学科”,北京大学学报(自然科学版),2002,38(2),149152
• 由分子到超分子和分子间相互作用的关系,正如由原子到分子和 共价键的关系。
• 分子间相互作用 非共价键
第一章配位化学发展简史及基本概念
超分子和超分子化学通常包括 两个领域
1. 受体和底物在分子识别原则基础上, 分子间缔合成分立的低聚 分子物种
2. 数量多而不确定的组分缔合成超分子聚集体 a. 组成和结合形式不断变动的薄膜、囊泡、胶束、介晶相等 b. 组成确定,具有点阵结构-晶体研究这种超分子:晶体工 程