第六章 配位化合物
配位化合物的结构和性质
2
3
sp
sp2
直线形
平面三角形
[Ag(NH3)2]+
[CuCl3]2-
4
sp3
d3s dsp2
四面体
四面体 平面正方形 三角双锥形 四方锥形
[Ni(NH3)4]2+
MnO4[Ni(CN)4]2Fe(CO)5 [TiF5]2-
5
dsp3 d4s
6
d2sp3
八面体
[Fe(CN)6]3-
6.2 价键理论
(3) 平行正方形场
在平行正方形配合物中，四个配体沿x，y轴正负方向与
中心离子接近。 在平行正方形配合物中，dx2-y2轨道的电子云极大值方向 指向配体，因此能级最高，高于Es能级；dxy 轨其也在xy平面上，所以
也要受到较大的排斥故能级也高于Es能级；dz2 轨道的能级 较低，低于Es能级；dyz和dxz轨道受到的排斥作用相同，是 简并的，能级最低。这样，在平面正方形场中，能级分裂为 四组。
由于△值通常从光谱确定，故称这个顺序为光谱化学序列。
分裂能和成对能
b) 当配体固定时，分裂能随中心离子的不同而不同，其
大小次序为：
Pt 4 Ir 3 Pd 4 Rh3 Mo3 Ru3 Co3 Cr 3 Fe 3 V 2 Co2 Ni 2 Mn2
中正负离子的静电作用；
中心离子在配体的静电作用下，使原来简并的d轨道分 裂成能级不同的几组轨道；
d电子在分裂的d轨道上重新排布，优先占据能量较低
的轨道，往往使体系的总能量有所降低，形成强场低自 旋、弱场高自旋的配合物。
二、d轨道在晶体场中的分裂
d原子轨道的角度分布图
结构化学-Ch6-复习习题-杨媛
5Es 0
3.分裂能（△o 或10Dq)(P186)： 金属原子或离子的5个d轨道在球形场作用 下分裂成2个高能级eg轨道和3个低能级t2g 轨道，高能的d轨道与低能的d轨道的能量 之差即是分裂能。
Eeg=6Dq(或0.6Δ0) Et2g=-4Dq(或-0.4Δ0)
eg
６ q Ｄ
CFSE1-CFSE2=4Dq-(24Dq-2P)=-20Dq+2P
=2（-Δ0+P ）<0 （Δ0 > P） ∴Co3+采用t2g6 的排布方式，低自旋，没有未 配对电子，反磁性。
P203-8. 试判断下列两组配位化合物顺磁性大小的次序： (1) A. [Co(NH3)6]3+ B. [Co(NH3)6]2+ C. [Co(NO2)6]3D. [Co(CN)6]4 A. NH3为中场配体，Co3+（d6）为强场离子，总体上 [Co(NH3)6]3+属强场配合物，d电子处于低自旋，组态为 t2g6eg0，没有未配对电子。 B. NH3为中场配体，Co2+（d7）为弱场离子，总体上 [Co(NH3)6]2+属弱场配合物，d电子处于高自旋，组态为 t2g5eg2，有3个未配对电子。 C.NO2-属于强场配体, [Co(NO2)6]3- 属强场配合物，d电 子处于低自旋，组态为t2g6eg0，没有未配对电子。 D. CN-属于强场配体， [Co(CN)6]4-属强场配合物，d电 子处于低自旋，组态为t2g6eg1，有1个未配对电子。 ∴顺磁性大小：B>D>A=C
P202-7. 已知[Co(NH3)6]2+的Δ0 < P，而[Co(NH3)6]3+的 Δ0 > P ，试解释此区别的原因，并用稳定化能推算出 二者的d电子构型和磁性。 解：Co3+比Co2+价态高，ΔCo3+ > ΔCo2+ 电子成对能不变，所以出现题目中出现情况。 [Co(NH3)6]2+中 Co2+的d7有两种排布方式： ①t2g5eg2 ② t2g6eg1 ①CFSE=-[5(-4Dq)+26Dq]=8Dq ②CFSE=-[6(-4Dq)+16Dq+3P-2P]=18Dq-P
无机化学第六版第六章 配位化合物..
中心原子M — 提供空轨道 电子对接受体 Lewis酸
配位体 L — 提供孤对电子 电子对给予体 Lewis碱
配合物是由中心原子M与一组
配位体L通过配位键结合而形成 的一类化合物。
配阳离子：带正电荷的离子。如 [Cu(NH3)4]2+ 配阴离子：带负电荷的离子。如 [Fe(CN)6]3配位分子：有些配离子的组成形式本身不带电荷。 如：[Ni(CO)4]；[Pt(NH3)2Cl2]
Cu2++ 4NH3
[Cu(NH3)4]2+
配合物的稳定常数
Ks
[Cu(NH3
)
2 4
]
[Cu2 ][NH3 ]4
意义：是衡量配合物在水溶液中稳定性的量度。
配体个数相同，Ks 值愈大，配离子就愈稳定。 lgKs：
[Cu(NH3)4]2+ Ks = 2 1013 lgKs = 13.3
二、逐级稳定常数 配离子的形成分步进行的，每一步对应一个Ks：
配合物或配离子 H2[PtCl6]
中心 原子
Pt4＋
[Co(ONO)(NH3)5]SO4 Co3+
配体
ClONO-、 NH3
配位原子 配位数
Cl
6
O、N 6
NH4[Co(NO2)4(NH3)2] Co3+ NO2、 NH3 N、N
6
[Ni(CO)4]
Ni CO
C
4
Na3[Ag(S2O3)2]
Ag+ S2O32-
A．2
B．3
C．4
D．6
2．[Pt(NH3)4(NO2)Cl]2+配离子中中心原子的氧化值是 D A．0 B．+2 C．+3 D．+4
结构化学第六章..
二、d轨道的能级分裂
配体所形成的负电场对中心d电子起作用，消除d轨道的简并。
分裂的根源:(1)d轨道具有明显的角度分布。
(2)d轨道所在的配位场不是球形对称的。
1、正八面体配位场(Oh):
在正八面体配合物中，金属离子位于八面体中心，六 个配位体分别沿着三个坐标轴正负方向接近中央离子。
z y 3 2 4 5 6 1 x
四碘合汞（ll)酸 六氟合硅(IV)酸钾 二硫酸根合钴(II)酸钾 氯化二氨合银(I) 二水合一氯化二氯四氨合铬 (III) 三氯一氨合铂(II)酸钾 三氯五氨一水合钴(III) 四硫氰根· 二氨合铬(Ⅲ)酸铵
五、配合物和配体的分类
MLn 称单核配合物
中心原子(离子)M： MmLn 称多核配合物
M—M 称原子簇合物
配位数 5－－三角双锥或四方锥形
配位数 6－－八面体或三棱柱
表6.1
配位化合物 配位数 [Hg(NH3)2]2+ [Au(CN)2] [CuCN3]2Ni(CO)4 [Zn(NH3)4]2 [Ni(CN)4]2[PtCl4]2Os(CO)5
－
若干配位化合物所采取的几何构型
几何构型 直线型 直线型 平面三角形 四面体 四面体 平面正方形 平面正方形 三角双锥 对称性 配位化合物 配位数 几何构型 对称性 Dh Dh D3h Td Td D4h D4h D3h [Ni(CN)5]3[SbF5]2[CoF6]3- [Fe(CN)6]3Cr(CO)6 [ZrF7]3Re(S2C2Ph2)3 [Mo(CN)8]45 5 6 6 6 7 6 8 三角双锥 四方锥 八面体 八面体 八面体 五角双锥 三棱柱 十二面体 D3h C4v Oh Oh Oh D5h D3h D2d
结构化学第六章配位化合物结构
结构化学第六章配位化合物结构6001试述正八而体场中，中心离子d轨道的分裂方式6002试用分子轨逍理论阐明X , NH3和CN-的配体场强弱的次序。
6003按配位场理论，在Oh场中没有高低自旋络合物之分的组态是：----------- ()(A)d3 (B)d4 (C) d5 (D) d6 (E) d76004凡是中心离子电子组态为d6的八而体络合物，苴LFSE都是相等的，这一说法是否正确？6005络合物的中心离子的d轨道在正方形场中，将分裂成几个能级：-------------- ()(A) 2 (B)3 (C)4 (D)56006Fe(CN)63-的LFSE= ________________ 「6007凡是在弱场配位体作用下，中心离子d电子一立取高自旋态：凡是在强场配位体作用下，中心离子d电子一立取低自旋态。
这一结论是否正确？6008Fc(CN)6#中，CN-是强场配位体,FJ+的电子排布为心,故LFSE为________________ 。
6009尖晶石的一般表示式为AB2O4,其中氧离子为密堆积，当金属离子A占据正四而体门空隙时，称为正常尖晶石，而当A占据Oh空隙时，称为反尖晶石，试从晶体场稳左化能计算说明NiAl2O4晶体是什么型尖晶石结构(Ni?+为於结构)。
6010在Fe(CN)64-中的F2+离子半径比Fe(H2O)62+中的F2+离子半径大还是小？为什么？6011 作图证明CO是个强配位体。
6012CoFf啲成对能为21? 000cm1,分裂能为13? 000cnr1,试写出：(l)d电子排布⑵LFSE值(3)电子自旋角动捲⑷ 磁矩6013已知ML6络合物中(M%为的，＞1,尸20? 000 cm-1, P= 25? 000 cm1,它的LFSE 绝对值等于多少？ ----------------------- ()(A)0 (B) 25? 000 cnr1 (C) 54? 000 cnr1 (D) 8000 cnr16014四角方锥可认为是正八而体从z方向拉长，且下端没有配体L的情况。
第六章 配位化合物
制作:张思敬等
理学院化学系
13
Example 2
写出下列配合物的化学式：
（1）羟基· 水· 草酸根· 乙二胺合铬(Ⅲ)
（2） 氯· 硝基· 四氨合钴配阳离子(Ⅲ)
Solution
(1) [Cr(OH)(H2O)(C2O4)(en)]; (2) [Co(NH3)4(NO2)Cl]+
制作:张思敬等
理学院化学系
图6-3 [Cu(en)2]2+的结构
如果配位化合物的形成体是中性原子，配位体是CO分 子，这类配合物称为羰合物。如Ni(CO) 4, Fe(CO)5 。
制作:张思敬等
理学院化学系
7
3. 价键理论 基本要点
中心离子
中心离子（或原子）有空的价电子轨道可接受由配位 体的配原子提供的孤对电子而形成配位键。
Cu2+
H3N NH3
图6-2 [Cu(NH3)4]2+离子的结构
制作:张思敬等 理学院化学系 6
2. 特殊配合物（螯合物和羰合物）
每一个配位体只能提供一 个配位 原子的配位体称为单齿配体，而含有 两个或两个以上配位原子的配位体称 为多齿配体。能提供多齿配体的物质 称为螯合剂。由多齿配体形成的环状 结构的配合物称为螯合物，如 [Cu(en)2]2+。
{c(Cu 2+ ) / cQ }{c(NH 3 ) / cQ }4 - 14 K 解离 = = 4.78 ? 10 c{Cu(NH 3 )4 }2+ / cQ
当忽略浓度量纲时，可简化为：
c(Cu 2+ ){c(NH 3 )}4 - 14 K 解离 = = 4.78 ? 10 + c{Cu(NH 3 )2 4 }
无机化学-第六章 配位化合物
正四面体构型
同样是四配位，但对配合物[Ni(CN)4]2–就成了另一回事 3d 4s 4p
中心离子Ni2+的结构
3d [Ni(CN)4]2–的结构 CN CN dsp2杂化
平面正方形构型
CN CN
例
[FeF6]3–的结构?
sp3d2杂化
八面体构型
[Fe(CN)6]3-的结构?
d2sp3杂化
八面体构型
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ 3d
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ＿ 3d
＿
＿
＿ ＿ ＿ 4s 4p
＿ ＿ ＿ 4s 4p dsp2杂化，四方形
同一中心原子的内轨型配合物比外轨型配合物稳定
(3)内外轨型取决于 ♦ 配体的强弱
配体 (主要因素) 中心离子(次要因素)
(1)电负性小的配位原子易给出孤对电子，如：CN-， CO， NO2-(配位原子：C，N) 。对中心离子（n-1）d轨道影响较 大，内轨型，配体的配位能力强； (2) 电负性大的配位原子（如卤素X-和氧O），不易给出孤 对电子，对中心离子影响不大。外轨型，配体的配位能
力弱 。
配体的强弱——光谱化学系列： I- <Br-<S2-<SCN-≈Cl-<NO3-<F-<OH-<C2O42-<H2O<NCS<NH3<en≈SO32-<o- phen<NO2-<CO(羰基),CNH2O以前：弱场； H2O ~ NH3：中间场；NH3以后：强场
♦ 中心离子的价层电子数
(1) d10型，无空(n-1)d轨道， 易形成外轨型 (2) d4 ~d8型， 需根据配体强弱判断内外轨型 (3) d0~d3型，有空的(n-1)d轨道，形成内轨型
第六章配位化合物
第六章配位化合物【学习目标】● 掌握配位化合物的组成和命名● 熟悉配位平衡常数及有关离子浓度的计算● 知道螯合物的形成条件，能分辨出螯合物● 了解配合物在医学上的意义交流研讨1799年塔萨厄尔（Tassaert）往CoCl2溶液中加入氨水，先有粉红色沉淀生成，继续加入氨水则沉淀消失，放置一天后析出橙色晶体。
经分析知粉红色沉淀是Co(OH)2，橙色晶体是CoCl3·6NH3，Co(OH)2在过量的氨水的存在下被氧化成3价。
起初，人们把这种橙色的晶体看成是稳定性较差的CoCl3和6个NH3分子加成物；但将这种橙色晶体加热至150℃时，却无法释放出氨；用稀硫酸溶解后，回流数小时也不生成硫酸铵。
那么这种橙色晶体到底是什么类型的化合物，化合物结构式是什么样的呢？这种橙色的晶体属于配位化合物，简称配合物，是组成复杂、应用十分广泛的一类重要化合物，过去称为络合物，其原意是指复杂的化合物。
随着科学技术的发展，它在科学研究和生产实践中显示出越来越重要的作用，已经形成了一门独立的学科──配位化学。
配合物不仅在化学领域里得到广泛的应用，而且和医学关系极为密切。
例如与呼吸有密切关系的血红素就是含有亚铁的配位物，人体内大多数酶（生物催化剂）分子含有配合状态存在的金属元素，有些药物本身就是配合物或通过在体内形成配合物才能发生药效。
利用金属配合物的形成进行金属中毒治疗，体内某些金属元素缺乏所引起的疾病的诊断和治疗等都涉及到配位化学的理论和方法。
因此学习有关配合物的基本知识，对学习医学来说也是十分必要的。
第一节 配位化合物的基本概论一、配合物的定义在硫酸铜溶液中加入Ba 2+离子，会有白色BaSO 4沉淀生成，加入稀NaOH 溶液则有浅蓝色Cu(OH)2沉淀生成，这说明在硫酸铜溶液中存在着游离的Cu 2+离子和SO 42-离子。
在硫酸铜溶液中加入过量氨水，可得一深蓝色溶液，再向溶液中加入稀NaOH 溶液后得不到浅蓝色Cu(OH)2沉淀，但加入Ba 2＋则有白色BaSO 4沉淀生成。
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瑞士著名化学家，苏黎世大学教 授。在科学上崇拜德国，感情上热爱 法国。在瑞士苏黎世大学学习时，他 的数学和几何学考试总是不及格，但 在他一生的科学经历中，却表现了几 何学的空间概念和丰富的想象力在化 学方面的创造性的应用。
单齿配体：只含一个配位原子的配体 (X- , NH3等)
例： [FeCl4]-, [Co(NH3)6]3+. 多齿配体：含有两个或两个以上的配位原子的配体
例：二齿配体
CH2
CH2
H2N
NH2
NN
如[Cu(en)2]2+ 乙二胺(en）
联吡啶(bipy)
多齿配体
- OOC -OOC
NCH2CH2N
COOCOO-
第十一章 配位化合物
配位理论产生背景和配合物的作用
我国：周朝，茜草根＋粘土或白矾 → 红色茜素染料。
1707年,德国涂料工人狄斯巴赫发现黄血盐, 与Fe3＋可制 得KFe[Fe(CN)6](普鲁士蓝) 1798年,法国分析化学家塔萨厄尔制得橘黄色晶体 CoCl3.6NH3
？加热到150℃，没有氨气放出。 ？室温下，加入强碱也没有氨气放出。 ？加入碳酸钠，也不产生碳酸钴的沉淀。 ？加入硝酸银，3个氯离子全部形成氯化银。 1893年,维尔纳提出了配位理论。
时，则按配位原子元素符号的字母顺序排列。
2. 配合物的外界和内界的命名方法
配合物：[Cu(NH3)4] Cl2 氯化四氨合铜(II) 对比：CuCl2 氯化铜 配合物：[Cu(NH3)4]SO4 硫酸四氨合铜(II) 对比：CuSO4 硫酸铜 配合物： H2SiF6六氟合硅(IV)酸 对比：H2SO4硫酸
♦若为单齿配体，配位数＝配体数。
例：[Ag(NH3)2]+ 、 [Pt(NH3)2Cl2]和 [Co(NH3)6]3+ 的配位数分别为2、4和6。
♦若为多齿配体，配位数≠配体数。
例：[Cu(en)2]2+的配位数为4，Cu-EDTA的配位数为6。
配合物 [Ag(NH3)2]Cl [Fe(CO)5] [Fe(CN)6]3[Cu(en)2]SO4
NH3 Cu NH3
NH3
定义：具有孤对电子的离子或分子和具有空轨道 的原子或离子通过配位键组成的化合物。
2. 配合物的组成
[ Cu (NH3) 4 ] SO4
中心原子 配体 配体数
内界
外界
内界: 中心原子与配体，以配位键成键 外界：与内界电荷平衡的相反离子
1.中心原子：提供空的轨道以接受电子对
1913年，维尔纳获诺贝尔化学奖 －创建了配位化学
维尔纳提出配位理论后，配位化学得到空前的 发展。配位化学在临床检验、环境科学、工业 催化、染料、等方面具有广泛用途。
第一节 配位化合物的基本概念
Formation of metal complexes
一、配位化合物（配合物）的组成
1. 配合物的形成 铜氨配离子的形成
CuSO4 + 2 NH3·H2O Cu(OH)2 + NH3·H2O [Cu(NH3)4]SO4 (深蓝色)
思考:往深蓝色溶液中（1）加NaOH溶液 Cu(OH)2? （2）加BaCl2溶液，BaSO4?
[Cu(NH3)4]SO4 — 配合物 [Cu(NH3)4]2+ —配离子
2+ NH3
Cu2+ + 4 [NH3]
配体数
配位数
氧化数
说明：①一般中心原子配位数为2、4、6
②配离子的电荷数等于中心原子和配体电 荷的代数和
二、 配合物的命名
1. 配合物的特征部分内界的命名方法
[Cu(NH3)4]2+ 四 氨 合 铜 (II) 离子
配体数(以汉字数码表示) 配体名称(不同配体之间以圆点(·)分开) 合(表示配位结合) 中心离子名称 中心离子氧化数(加括号，以罗马数字表示)。
① 金属阳离子:如K4[Fe(CN)6] ② 某些非金属元素: 如[SiF6]2③ 中性原子:如Ni(CO)4和Fe(CO)5
2.配体：提供孤对电子或π电子
①是指与中心离子结合的分子或离子。 ②配体中直接与中心离子（或原子）结合的原子叫 配位原子。
配体
中心原子 配位原子
③ 配体的分类(P134 表6－1)
混合配体？
(1) 先无机配体，后有机配体。
[CoCl (NH3)3en]2+ 一氯 . 三氨 ·乙二胺合钴(III) 离子
(2) 先阴离子，再中性分子，后阳离子的名称。
[PtCl3NH3]三氯 . 一氨合铂(II)离子
(3) 同类配体，按配位原子元素的英文字母顺序。
[Co(NH3)5H2O]3+ 五氨 . 一水合钴(III)离子
(4) 同类配体同一配位原子时，将含较少原子数的配 体排在前面。
[Pt(NO2)(NH3)(NH2OH)(Py)]Cl 氯化硝基·氨·羟氨·吡啶合铂(II) (5) 配位原子相同，配体中所含的原子数目也相同时， 按结构式中与配原子相连的原子的元素符号的英文顺 序排列。
[Pt (NH2)(NO2)(NH3)2] 氨基·硝基·二氨合铂(II) (6) 配体化学式相同但配位原子不同，(- SCN, -NCS)
配合物：[Cu(NH3)4](OH)2，氢氧化四氨合铜(II) 对比：NaOH氢氧化钠
总则： 服从一般无机化合物的命名原则
阴离子在前，阳离子在后;
阴离子为简单离子，则称某化某;
阴离子为复杂离子，则称某酸某;
若外界为氢离子，则缀以“酸”字;
[Co(NH3)6]3+
六氨合钴(III)离子
[Ag(NH3)2]OH
氢氧化二氨合银(I)
H2[PtCl6]
六氯合铂(IV)酸
[Co(ONO)(NH3)5]SO4 硫酸(亚硝酸根) ·五氨合钴(III)
[Co(H2O)(NH3)5]2(SO4)3 硫酸五氨·一水合钴(III)
Cis-[(NH3)2PtCl2]
顺式-二氯·二氨合铂(II)
三、 配合物的异构现象
六齿配体 EDTA
N
N N
N
N N
N
N
酞菁 大环配体
N OO O
O O
O
N
穴2,醚2,2[2- ,2,2] 穴状配体
两可配体
如： -SCN- 硫氰根 以S配位
-NCS- 异硫氰根 以N配位
-ONO- 亚硝酸根 以O原子配位
-NO2- 硝基
3.配位数
以N原子配位
直接同中心离子配位的原子数目叫它的配位数。