配位平衡
配位平衡原理的应用设计
配位平衡原理的应用设计概述配位平衡原理是化学中的一项重要原理，用于描述化学物质中不同配体与金属离子形成稳定配合物的能力。
通过合理设计和选择配体，可以实现对金属离子的选择性配位，从而达到一定的化学反应效果或实现特定应用。
本文将探讨配位平衡原理在应用设计中的一些案例，以及相关的设计思考和优化方法。
案例一：金属离子传感器设计目标设计一个基于配位平衡原理的金属离子传感器，可以快速、准确地检测水溶液中特定金属离子的浓度。
设计思路1.选择合适的配体：通过研究不同配体与金属离子的配位平衡常数，选择与目标金属离子具有较高选择性的配体。
例如，要检测铜离子，可以选择具有较高配位平衡常数的二价氮杂环配体。
2.设计荧光探针：将选择的配体与荧光基团结合，形成特定的荧光探针。
当目标金属离子与配体结合时，荧光探针的荧光强度发生变化。
3.选择合适的检测方法：根据荧光强度的变化，选择合适的检测方法，如荧光光谱仪或荧光显微镜，对目标金属离子的浓度进行检测和分析。
优化方法1.优化配体结构：通过合理设计配体的结构，可以提高其与目标金属离子的配位平衡常数，增强传感器的选择性和敏感性。
2.调整荧光基团：选择合适的荧光基团可以实现更灵敏的荧光信号变化，提高传感器的检测灵敏度。
3.优化激发条件和检测系统：通过调整激发光源的波长和强度，以及选择合适的检测系统，可以提高传感器的检测精度和稳定性。
案例二：金属催化剂设计设计目标设计一种高效的金属催化剂，用于有机合成反应，实现高收率和高选择性的反应过程。
设计思路1.选择合适的金属离子和配体：通过对不同金属离子和配体的配位平衡常数和反应活性的研究，选择合适的金属离子和配体组合。
2.设计反应底物和反应条件：根据目标有机合成反应的具体要求，设计合适的反应底物和反应条件，包括反应温度、反应时间和溶剂。
3.优化催化剂结构：通过合理设计配体的结构和金属离子的配位环境，可以调控催化剂的反应活性和选择性。
4.反应过程监控与控制：通过对反应过程中金属离子和配体的配位平衡进行监控和控制，可以实现对反应过程的调控和优化。
2011复习-溶液中的四大平衡-配位
（四）配位平衡
2. 价键理论
配位单元构型与中心原子杂化方式及配位数之间的关系 配位数 2 3 4 5 6 7 中心原子杂化类型 sp杂化 sp2杂化 sp3杂化 dsp2杂化 sp3d杂化 或dsp3杂化 sp3d2杂化 或d2sp3杂化 sp3d3杂化 空间构型 直线形 平面三角形 四面体 平面四边形 三角双锥 八面体 五角双锥 配离子举例 [Ag(NH3)2]+ [Cu(CN)3]2 [Zn(NH3)4]2+ [PtCl4]－ [Fe(CO)5] [Fe(CN)6]3 [ZrF7]3
（四）配位平衡
4. EDTA滴定 EDTA常用H4Y表示，这种酸在水中溶解度很 小，22℃时每100mL水中仅溶解0.02g，难溶于酸 和有机溶剂，易溶于NaOH 或氨水生成盐。在配 位滴定中，用的是其二钠盐Na2H2Y· 2H2O，它在 水中有较大的溶解度， 22℃时每100 mL 水可溶解
11.1 g，此溶液浓度约为0.3 mol· L1，pH约为4.4。
以金属离子浓度的 负对数 –lg[M] (pM) 为纵坐标，以滴定 分数T 为横坐标。 随着EDTA的滴入， 溶液中金属离子浓 度逐渐减少，pM 逐渐增大，便可得 到EDTA 滴定的曲 线。
（四）配位平衡
4. EDTA滴定
影响EDTA滴定曲线突跃的因素： ●溶液pH对滴定突跃的影响：在浓度一定的条件 下， 随着pH的增大，Y(H)减小， K'MY 增大，滴 定曲线的后半部分升高，滴定突跃范围增大。如 上页中不同pH条件下EDTA滴定Ca2+的曲线图。 ●在K'MY一定的条件下，金属离子[M]的初始浓度 越大，pM越小，滴定曲线的前半部分越低，滴定 突跃范围增大。
（四）配位平衡
18-药用化学基础-第七章-配位平衡与配位滴定法
H 2[PtCl6]
酸
[Cu(NH3)4] (OH)2 碱
配 合 物
[Cu(NH3)4] SO4 [Ni(CO)4]
盐
电中性
2、配合物的组成
❀ 配合物的组成： [ Cu ( NH 3 ) 4 ] SO4
中心原子 配体 配位数
内界(配离子)
外界
配合物
（1）内界与外界：
①内界：具有一定稳定性的结构单元。
③举例：
形成体
（中心离子或中心原子）
[Cu(NH3)4]2+ [Fe(CN)6]3Cu2+ Fe3+ Pt2+ Fe原子 Si4+
[PtCl2(NH3)I2]
[Fe(CO)5] [SiF6 ]2-
（3）配位体和配位原子：
①配位体：（配体）
在配合物中，与中心离子（或原子） 相结合的分子或离子，称为配位体，简 称配体。 例如：
(4)配位数
直接与中心离子(或原子)结合的配位原子的数目。 配位数=配位键数目 配合物 [Cu(NH3)4] 2+ [Cu(en)2] 2+ [Co(en)2(NH3) Cl] 2+ 配位数 4 4 6 配位原子 N N N、N、Cl
练习：
一、指出下列配合物的配位原子和配位数： 配合物 配位原子 Cl、N N N N Cl、N 配位数 4 6
通常K稳较大,为书写方便常用lgK稳来表示。 （2）lgK稳的影响因素：
①配体的电荷越高，配离子的lgK稳值越大。
②配体的半径越小，配离子的lgK稳值越大。
6、配离子稳定常数的应用： 计算配合物中有关离子的浓度。 例7-1：
在含有0.10 mol/L [Cu(NH3)4]2+ 配离子溶 液中，当NH3浓度分别为 （1）1.0 mol/L， （2）2.0 mol/L 时， 处于平衡状态时游离Cu2+的浓度分别是 多少？ （已知 [Cu(NH3)4]2+ 的 K稳=2.1×1013）
溶液中的化学平衡-配位平衡
工业废水中的重金属离子常通过配位反应进行沉 淀或吸附，从而达到净化废水的目的。
环境化学中的配位平衡问题
土壤污染修复
土壤中的重金属离子与有机配体发生配位反应，影响重金属的迁移 和生物有效性，从而影响土壤污染修复效果。
水质监测与净化
水体中的重金属离子、有机污染物等可通过配位反应进行转化和去 除，确保水质安全。
02
在化学分析中，可以利用配位平衡常数来计算溶液中各组分的浓度。
03
在生物学中，配位平衡常数可以用来描述生物体内的金属离子与蛋白 质、酶等生物大分子之间的相互作用。
04
在环境科学中，配位平衡常数可以用来研究重金属离子在土壤、水等 环境介质中的迁移转化行为。
04
配位平衡在化学反应中的作 用
配位反应的速率影响
由能变化等参数，从而预测反应结果。
05
实际应用中的配位平衡问题
工业生产中的配位平衡问题
1 2 3
金属冶炼
在金属冶炼过程中，配位平衡对于控制金属离子 的溶解度和稳定性至关重要，直接影响金属的提 取率和纯度。
化学品的合成与分离
许多化学品的合成和分离涉及到配位平衡，如利 用配位反应合成有机金属化合物、分离稀有元素 等。
03
配位平衡的计算与表示方法
配位平衡的计算
配位平衡是溶液中一种重要的化学平衡， 主要涉及配位体和中心离子之间的相互 作用。
配位平衡的计算通常需要使用平衡常数，如 稳定常数和不稳定常数，来描述配位体和中 心离子之间的结合和解离程度。
平衡常数的值取决于温度、压力和 溶液的组成，可以通过实验测定或 计算得出。
形成配合物的条件
金属离子和配位体需要在一定的条件下形成配合物，如温度、压 力、浓度等。
配位平衡与沉淀平衡的关系_概述及解释说明
配位平衡与沉淀平衡的关系概述及解释说明1. 引言1.1 概述:在化学反应中，配位平衡和沉淀平衡是两个重要的概念。
配位平衡是指当配位物与金属离子形成络合物时，附近的其他物质对于该反应中产生的络合物是否会形成影响。
沉淀平衡则是指当反应涉及到产生固体沉淀时，溶液中各组分之间达到平衡的状态。
本文旨在探讨配位平衡和沉淀平衡之间的关系，并解释它们之间的相关性。
1.2 文章结构:本文共分为五个部分进行描述和讨论。
首先，在引言部分将简要介绍配位平衡和沉淀平衡以及本文研究的目的。
接下来，将详细探讨配位平衡和沉淀平衡各自的概念、影响因素以及相应的特点。
然后，我们将解释说明这两者之间存在着何种关联性，并详细讨论一些实际应用案例。
最后，通过总结我们得出结论，并列出参考文献供读者进一步了解相关领域研究。
1.3 目的:本文旨在帮助读者全面了解配位平衡和沉淀平衡的概念，并探讨这两者之间的关系。
通过解释说明它们之间的相关性以及实际应用案例分析，本文旨在加深对配位平衡和沉淀平衡原理的理解，提供对相关领域研究的启示，并探索更多新的应用前景。
2. 配位平衡与沉淀平衡的关系：2.1 配位平衡的概念和影响因素：配位平衡是指在溶液中，配位物（通常为阴离子）与金属离子形成络合物的过程。
在配位平衡中，存在着一种特殊的化学吸引力作用，使得金属离子与配位物之间形成稳定的络合结构。
配位平衡受多种因素影响，包括温度、压力、pH 值、配体浓度等。
2.2 沉淀平衡的概念和影响因素：沉淀平衡是指在溶液中溶解度产生了反应，并导致沉淀形成的过程。
当某个化合物的溶解度达到饱和时，就会发生沉淀反应。
沉淀平衡同样受到多个因素影响，如温度、压力、pH 值、其他化学物质浓度等。
2.3 配位平衡与沉淀平衡之间的关系：配位平衡和沉淀平衡密切相关，二者有着互相影响的关系。
首先，配位物对金属离子是否形成络合物，会影响溶液中其他化合物的溶解度。
配位物与金属离子形成络合物后，会减少金属离子的有效浓度，从而降低了其他化合物溶解度和沉淀反应的速率。
配位平衡的实验心得和体会
配位平衡的实验心得和体会在化学实验中，配位平衡是一种重要的反应类型。
在该类型的反应中，配位化合物中的配体与金属离子形成配位键，并通过配体的交换来实现平衡。
在实验过程中，我学到了很多关于配位平衡的知识，并且对该实验也有了一些体会和心得。
首先，配位平衡实验需要仔细的实验操作和技巧。
在实验中，我们使用了一系列的试剂和设备，如不同的金属离子、配体、容量管、烧杯等。
正确的使用这些试剂和设备可以确保实验的可靠性和准确性。
因此，我在实验中注重操作的细节，比如将试剂加入容量管时要迅速且准确，通过旋转和摇晃来使反应更加均匀。
这些细节对于实验结果的准确性和可靠性非常重要。
其次，实验中我们需要根据不同的实验条件来观察并记录反应结果。
在配位平衡实验中，我们可以通过改变反应物的浓度、温度和pH值等来控制反应的方向和速率。
在实验中，我通过调整这些实验条件来观察反应结果的变化，并尝试找到最佳的反应条件。
通过这样的实验操作，我深入理解了配位平衡反应的影响因素，这对于我进一步研究和探究化学反应机理非常有帮助。
此外，配位平衡实验也加强了我对实验数据分析和结果解释的能力。
在实验中，我们需要测量和记录反应物的浓度和反应速率等数据，并根据这些数据来分析和解释反应的平衡状态。
通过对实验数据的分析，我们可以得出结论，比如反应的平衡常数、配位物的摩尔配比等。
这些分析和解释的过程不仅提高了我对化学实验结果的理解能力，还培养了我的科学思维和推理能力。
最后，通过配位平衡实验，我深刻理解了配位化合物的形成和反应机制。
在实验中，我们可以观察到配位化合物的颜色变化以及其它性质的变化。
通过分析这些变化，我们可以推测配位化合物的形成机制，并进一步了解配位平衡反应的原理和规律。
这种实验经验和理论知识的结合，使我对配位平衡反应的认识更加深入和全面。
综上所述，配位平衡实验是一种非常有意义和有挑战性的实验类型。
通过这个实验，我学习到了很多关于配位平衡的知识，并提高了实验操作技巧和数据分析能力。
配位平衡 N
Cu(NH 3 ) 2 4
Cu 2 4NH3
离子在溶液中离解反应的平
衡常数.
K 不稳
[Cu 2 ] [ NH3 ]4 [Cu(NH 3 ) 2 4 ]
稳定常数(生成常数）
Cu 2 4NH3
Cu(NH 3 ) 2 4
[Cu(NH 3 ) 2 4 ] K稳 [Cu 2 ] [ NH3 ]4
2
4
(3) K K
a3
a4
Sc Y ScY Sc H 2 Y
4)
K
f
ScY 2H （5） K
K K f (ScY ) K a 3 (H 4 Y) K a 4 (H 4 Y ) 10
23.1
6.9 10 3.9 10
H Y H Y H 4 3 解： 2 H 3Y H 2 Y H
H 2 Y HY H HY Y H
(1) (2) 得： H2Y
2
3
(1) (2)
K a3 Ka4
3
4
Y 2H
4
(3) K a 3 K a 4
H 2 Y Y 2H
总反应： Cu2+ + 4NH3
由多重平衡规则有 ： K稳 = K1·K2 ·K3 ·K4
K稳
总稳定常数, 一般 K1 K 2 K3
Cu2+ + NH3 [Cu（NH3）]2+ + NH3 [Cu（NH3）2]2++ NH3
[Cu（NH3）]2+ [Cu（NH3）2]2+ [Cu（NH3）3]2+ [Cu（NH3）4]2+
第十章配位平衡1
• 二.配位平衡与沉淀平衡 • 1.配离子+沉淀剂 = 沉淀+配体 1 • ＞1正向进行 K K 稳 K sp • ＜1逆向进行 • 2.沉淀 + 配体 = 配离子 +沉淀剂 • ＞1正向进行 K Ksp K稳 • ＜1逆向进行
• 三.配位平衡与氧化还原平衡 • 1.氧化型生成配离子：
• 第十章 配位平衡 • 一.配位反应： • Mn+ + aL [ MLa ]n-a • 当V生成= V解离时，配位反应达平衡 • 二.配位平衡常数（K稳）： • 1. K稳表达式： na • 2. K稳的意义： • 当配离子组成相似时， K稳越大，配离子越稳定。 • 如：[Cu(NH3)4]2+ K稳= 2.1×1013 • [Zn(NH3)4]2+ K稳=9.1×109 • [Ag(NH3)2] + K稳=1.1×107
反应前c/mol· L-1
• 第四节 配位平衡移动 • 一.配位平衡与酸碱平衡 • 1.配体的酸效应： • 增大溶液的酸度，配体与H+反应 生成共 轭酸，使配离子稳定性降低的现象称为配体 的酸效应。 • 2.金属离子的水解效应： • 降低溶液的酸度，Mn+发生水解反应，使 配离子稳定性降低的现象称为金属离子的水 解效应
第五节 螯合物 螯合物定义: 一个中心原子与多齿配体成键形成具有 环状结构的配合物.如[Cu(en)2]2+:
CH2 – NH2
Cu
NH2– CH2 2+
CH2 – NH2
2 2
NH2 – CH2
2-
再H
• 鳌合效应： • 螯合物特殊的稳定性称为螯合效应。 • 螯环越多螯合物越稳定。 • [Fe(CN)6]3• [FeY]• [CuY]• [Cu(en)2)]2+
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Ag+ + 2NH3
反应前 0.02
1.0
[Ag(NH3)2]+ 0.0
反应后 0.0 1.0-2×0.02
0.02
平衡时 x 1.0－2×0.02+2x 0.02－x
1.0－2×0.02
0.02
=0.96
3
Kθf
[Ag(NH3 )2+ ] [Ag ][NH3 ]2
0.02 0.962 x
1.7 107
则KCN的起始浓度至少为： c(KCN)=2×0.1 + 3.43×10-4 0.2 mol·L-1
结论：(1) AgI不溶于浓NH3•H2O，可溶于稀KCN溶液。 (2) 形成相同的配离子时，Kθsp越大越容易转化11 。
(2) 配离子
沉淀
通式：MLn＋nX
MXn nL
(说明：X为沉淀剂，L为配位剂。)
[Ag(NH3)2]+ ＋ Cl-
0.1
0.1
K
θ j
[Ag(NH3 )2 ][Cl- ] [NH3 ]2
0.1 0.1 x2
Kθf
K
θ SP
9
解之得：x = 1.82 mol/L
则氨水的起始浓度至少为：
c(NH3) = 2×0.1＋1.82 = 2.02 mol·L-1
② 设要溶0.1 mol 的AgI，平衡时NH3的浓度为
离解反应：[FeF6]3-
Fe3+ ＋ 6 F-
一定温度下，达平衡时，
K不 θ 稳
[Fe3 ][F ]6 [FeF63 ]
K
θ d
意义：Kθ不稳 称不稳定常数，其值愈大，则配离 子愈不稳定。显然，它与K稳互为倒数。
即有：
Kθ稳
1 Kθ不稳
K
θ f
1 K θd
说明：有的书Kθ稳与Kθ不稳分别用Kfθ 与Kdθ表示。
NH3 )
5
K
θ j
[HL]n [Mn ] [MLn ] [H ]n
[L]n [L]n
K
θ f
1 (Kθa )n
对同类配离子，Kθf↓、Kθa↓、Kθj↑、则MLn受 H＋效应作用越 强，MLn 越不稳定。
例4：[FeF6]3－
6F－＋Fe3+ +
6H+
6HF 总反应为：[FeF6]3－+ 6H+
解之得：x= 1.34×10-9(mol·L-1)
该题主要是进行有关溶液体系中平衡组成的计算
4
二、配位平衡移动
配体浓度对配位平衡移动的影响
例 M ＋ nL
MLn
c(L) ↗，则平衡右移，有利于配离子的稳定。
2.2 配位平衡与酸碱平衡
酸效应使MLn稳定性被破坏
MLn + n H+
nHL + Mn+
(其中：L=弱酸根，F-、SCN-、CN- 、OH-、
2
例3：将c(AgNO3) = 0.04 mol·L-1的硝酸银溶液与 c(NH3) =2.0 mol·L－1氨水等体积混合，计算平衡时 溶液中银离子的浓度。已知： Kθ稳=1.7×107
解：∵ Kθ稳=1.7×107 很大，可假设与NH3•H2O 混合后Ag+全部生成Ag(NH3)2+
设平衡时[Ag+]为x mol/L，则由
平衡常数 : Kθ
1
K
θf K
θ SP
Kθj
Kθj
[L]n [MLn ] [X]n
[Mn ]
1
[Mn ]
Kθf
K
θ SP
求：
[X沉淀剂 ]
n
[L]n
K
θ f
KθSP
[MLn ]
从上式：给定配合物MLn，则Kθf一定，若[沉淀剂]
一定，则： Kθsp越小，MLn越易转化为沉淀。
12
如 + Cl ―
1
2、平衡常数Kfθ的应用： (1)、比较 MLm稳定性大小，L的配位能力大小， [Mn＋]大小。对同类型配离子（配位数相
同），相同条件下，Kθ稳越大则配离子越稳定。
例： Kfθ： 稳定性
Fe(CN)631031
大
FeF631016
小
离解性：
小
大
L的能力： 大
小
[Fe3＋]
小
大
②、计算配位平衡体系中[M]、[L]与[ML]。
y mol·L-1，则
Kθj
[Ag(NH3 )2 ][I ] [NH3 ]2
0.1 0.1 y2
Kθf
KθSP
1.7 107 8.511017
解之得：y = 2.63×103 mol/L
则氨水的起始浓度至少为：
c(NH3)=2×0.1＋2.63 × 10 3
2.63 ×103 mol·L-1
10
已知：Kθsp(AgCl)=1.7×10-10, Kθsp(AgI)=8.51×10-17 Kf{[Ag(NH3)2]+}=1.7×107, Kf{[Ag(CN)2]-}=1.0×1021
解：① 设要溶0.1 mol 的AgCl，平衡时NH3的浓度为 x mol·L-1，则
AgCl ＋ 2NH3 x
③、设要溶0.1 mol 的AgI，平衡时CN- 的浓度为
Z mol·L-1，则
AgI ＋ 2CN-
[Ag(CN)2-] ＋ I-
Z
0.1
0.1
Kθj
[Ag(CN)2 ] [CN ]2
[I ]
0.1 0.1 Z2
Kθf
K
θ SP
1.0 1021 8.511017
解之得：Z = 3.43× 10 -4 mol·L-1
配离子
通式： MXn + m L
MLm + nX
说明：X为沉淀剂，L为配位剂。
Kθ
K
θ j
[MLm ][X]n [L]m
[Mn ] [Mn ]
K
θ f
K
θ SP
求：
[L]
m
[MLm ][X]n Kf KSP
8
例5：要使0.1 mol AgCl和0.1 mol AgI完全溶 解于1升氨水中，至少需要氨水的浓度是多少？ 若0.1 mol AgI溶于1升KCN呢?
6HF + Fe3+
6
Kθ
[HF]6 [Fe 3 [FeF63 ][H
] ]6
[F [F
]6 ]6
K
θ f
1
(K
θ a
)6
Kθj
Kθj
1
Kθ f (FeF63 )
(KHθ F )6
1 1016 (104 )6
108
1
∴ 加H+ ，FeF63- 被破坏。
注意：并非酸度越低越好，由于反应
Ag(NH3)2＋ + Br― + I―
具体计算：
AgCl↓ Kθsp= 10-10 大 AgBr↓ Kθsp= 10-13 AgI ↓ Kθsp= 10-16 小
操作方法： ①、从Kfθ求[Mn＋]，考虑L过量； ②、从Kjθ求[沉淀剂]； ③、算Qc，比Kθsp，作沉淀与否的结论。
[FeF6]3- + 3OH- = Fe(OH)3 (s )+ 6F-
同样也使配离子解离。这种现象称金属离子的 水解效应。
7
结论：由于存在着配体的酸效应和金属离子的水解效
应，所以配离子只能在一定的酸度范围内稳定存在。
2．3 配位平衡与沉淀溶解平衡 取决因素：Kθf、Kθsp；沉淀剂、配位剂浓度.
1、沉淀