配合物的异构现象

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2012-第二章 配合物的结构及异构现象

2012-第二章 配合物的结构及异构现象

六配位 化合物
八面体 几何异构体数目

MA2B2C2
5
[Pt(NH3)2(OH2)2Cl2]
八面体配合物几何异构体数目 类型 MA6 MA5B MA4B2 MA3B3 MA4BC 数目 1 1 2 2 2
类型 MA3B2C
数目 3
MA2B2C2
5
MABCDEF
15
几何异构体的鉴别方法 (1) 偶极矩
量研究工作,随着各种现代结构测定方法的建立,配合
物的结构和异构现象更成为配位化学的重要方面。 配位多面体:把围绕中心原子的配位原子看作点,以线 按一定的方式连接各点就得到配位多面体。 用来描述中心离子的配位环境。
早在1893年维尔纳(瑞士)建立配位理论时,
就已经提出了使中心离子周围配体之间的静电斥力 最小,配合物最稳定,即配体间应尽力远离,从而 采取对称性分布,而实际测定结构的结果证实了这 种设想。 配合物的配位数与其空间结构有一定的联系,
例:Pt(II)配合物的偶极矩(Debye):
顺式 [Pt(PPr3n)2Cl2] 11.5 反式 0
[Pt(PEt3)2Cl2]
(2) X射线衍射法
10.7
0
该方法可确定原子在空间的确切位置(三维坐 标),因此可用来鉴定几何异构体。 例:trans-[Cu(py)2Cl2] (平面正方形)。
如:[HgI3]-、[Pt(PPh3)3]
N C Cu C N Cu C N C
N C Cu C N Cu C
KCu(CN)2
已经确认的如 KCu(CN)2, 它是一个聚合的阴离子, 其中每个Cu (I)原子与两个C原子和一个N原子键合。
化学式为 ML3 化合物并不一定都是三配位. 如 AlCl3、AuCl3为四配位(确切的分子式为Au2Cl6);

第4章 配合物 4-1 配合物的基本概念4-2 配合物的异构现象与立体结构4-3 配合物的价键理论4-4 配

第4章    配合物 4-1   配合物的基本概念4-2   配合物的异构现象与立体结构4-3   配合物的价键理论4-4   配

MA4B2 反式- (trans-)
顺式- (cis-)
MA3B3 经式- (mer-)
面式- (fac-)
MA2B2
反式-
顺式-
PtCl2 (NH3)2
顺式 cis-
顺式 cis-
顺式 cis-
Cl
NH3
Pt
H2O
Cl
NH3
反式 trans-
Cl
NH3 H2O
Pt
H3N Cl
H3N OH Pt
1. 内界: [AB n ]
配位数-配体名-合-中心原子(氧化数) (离子)
n
B
A (罗马数字)
例: [Cu(NH3)4]SO4 [Co(NH3)6]Cl3 [Ni(CO)4]
K3[Fe(CN)6] [Pt(NH3)6] [PtCl4]
2. 多种配体: 先无后有;先负后中;先A后B ;先简后繁。
NH3, en; Br-, NH3; NH3, H2O; NH3, NH2OH
Fe(CN)63-
价键理论
研究 M L 之间的化学键 Fe CN
价键理论的要点:
晶体场理论 配位场理论
配合物的空间构型(磁矩,内轨、外轨) 价键理论的应用和局限性
1. 价键理论的基本要点:
杂化轨道(配离子的空间构型) +配位键
①中心原子采用杂化轨道成键,决定空间构型
例: Fe(CN)63- Fe(III) 3d54s0 配位数: 6Cl[Fra bibliotek化 ]
OH
(酸) SO4
NO3
[Co(NH3)6]Cl3 [Cu(NH3)4]SO4
[Pt(NH3)6] [PtCl4]
4-2 配合物的异构现象与立体结构

配位化学-配合物异构现象

配位化学-配合物异构现象
最常见是顺反异构现象,主要是配位数为 4 的平面正方形和配位数为8的八面体中。
一般可分为非对映异构和对映异构两类
非对映异构 和对映异构
非对应异构
构造式相同,构型不同,但不是实物与镜象关系的化合 物互称非对应体。
多形异构:分子式相同,立体结构不同的异构体。如 [Ni(P)2Cl2] 存在以下两种异构体(P代表二苯基苄基膦)
构造异构: 5、键合异构
同一种多原子配体与金属离子配位时,由于 键合原子的不同而造成的异构现象称为键合构体。
如:NO2-作为配体时 可用O原子配位亚硝酸根配合物。 可用N原子配位硝基配合物。
[Cr(H2O)5SCN]2+和[Cr(H2O)5NCS]2+
如[Co(NH3)5NO2]2+黄色, [Co(NH3)5(ONO )]2+红色 硝基·五氨合钴(Ⅲ)离子 亚硝酸根·五氨合钴(Ⅲ)离子
O
O
12O. 8
119 . 6N
H3N
191 . 9NH 3
195 . 6 Co 195 . 7
H3N
197. 7 NH 3 NH 3
O N 125 . 3
131 . 5O
H3N
193. 7 NH 3
196. 8 Co 191. 3
H3N
194. 9 NH 3 NH 3
二、立体异构
实验式相同,成键原子的联结方式也相 同,但空间排列不同。
第一章 配合物的异构现象
异构现象 :
配合物中原子间的联结方式及配体在空间的位置不同 而产生的异构现象。
如1:[Pt(NH3)2Cl2]
Cl Pt
Cl
NH3 NH3
Cl Pt
H3N
NH3 Cl
顺式

无机化学-配位化学基础-配合物的同分异构现象

无机化学-配位化学基础-配合物的同分异构现象

violet
green
八面体配合物MA3B3异构体
经式
meridional (mer-)
面式
facial (fac-)
八面体配合物MA2B2C2
PtCl2(OH)2(NH3)2 [二氯•二羟•二氨合铂(IV))], 5 种异构体
C A| B
╲╱
M ╱╲ B| A
C 全反
C A|C
╲╱
M ╱╲ B| A
紫色 亮绿色 暗绿色
(4) 配位异构:
[Co(en)3][Cr(ox)3] [Cr(en)3][Co(o在空间排列位置不同引起的异构现象 ➢空间几何异构
➢旋光异构(光学异构)
9.2.2.1 空间几何异构
• 顺反异构
顺式 cis - PtCl2(NH3)2
极性
0
水中溶解度 0.2577 / 100 g H2O
1. 两种异构体互为镜象,但永远不能完全重叠(类 似左、右手关系),称为一对“对映体”, 也称 “手性分子”。 2. 平面偏振光通过这两种异构体时,发生相反方向 的偏转(右旋 d, 左旋 l )。
[Co(en)3]3+
[Co(C2O4)3]4-
l-尼古丁(天然)毒性大 d-尼古丁(人工)毒性小
(1) 键合异构
[Co(NO2)(NH3)5]Cl2 硝基, nitro 黄褐色, 酸中稳定
[Co(ONO)(NH3)5]Cl2 亚硝酸根, nitrito 红褐色, 酸中不稳定
(2) 电离异构
[Co(SO4)(NH3)5]Br [CoBr(NH3)5] SO4
(3) 水合异构
• [Cr(H2O)6]Cl3 • [CrCl(H2O)5]Cl2 ·H2O • [CrCl2(H2O)4]Cl ·2H2O

2012-第二章配合物的结构及异构现象

2012-第二章配合物的结构及异构现象

这两种构型易于互相转化, 热力学稳定性相近, 例如在 Ni(CN)53-的结晶化合物中, 两种 构型共存。这是两种构型具有相 近能量的有力证明。
应当指出,虽然有相当数目的配位数为5的分子 已被确证,但呈现这种奇配位数的化合物要比配位数 为4和6的化合物要少得多。
如PCl5,在气相中是以三角双锥的形式存在,但 在固态中则是以四面体的PCl4+离子和八面体的PCl6- 离子存在的。因此,在根据化学式写出空间构型时, 要了解实验测定的结果,以免判断失误。
H3C
H C* COOH OH
COOH
HOOC
C
C
H
OH HO
H
H3C
CH3
旋光异构 从几何异构看,下图中1、2确为同一化合物. 但
它们却互为“镜像”,不存在对称面,不能重叠,这 称为“旋光异构现象”。
过渡金属的四配位化合物既有四面体形, 也有平面正方 形, 究竟采用哪种构型需考虑下列两种因素的影响。
(1) 配体之间的相互静电排斥作用。 (2) 配位场稳定化能的影响。
一般地,当4个配体与不含有d8电子构型的过渡金 属离子或原子配位时可形成四面体构型配合物。
而d8组态的过渡金属离子或原子一般是形成平面 正方形配合物, 但具有d8组态的金属若因原子太小, 或 配位体原子太大, 以致不可能形成平面正方形时, 也可 能形成四面体的构型。
矩形面上)
可以发现: ① 中心离子周围的7个配位原子所构成的几何体远
比其它配位形式所构成的几何体对称性要差得多。 ② 这些低对称性结构要比其它几何体更易发生畸
变, 在溶液中极易发生分子内重排。 ③ 含7个相同单齿配体的配合物数量极少, 含有两
个或两个以上不同配位原子所组成的七配位配合物更 趋稳定, 结果又加剧了配位多面体的畸变。

第 5 章 配合物结构

第 5 章  配合物结构

配位数为六配合物
配位数为六的配合物绝大多数是八面体构型,
d区过渡金属一般均为该配位构型
配位数为七及以上的配合物
高配位数的配合物一般中心离子为稀土金属离子
配位数 2
4
6
空 间 构 型
直线形 3
四面体 平面正方形 八面体 5
配位数 空 间 构 型
三角形
四方锥
三角双锥
配合物的异构现象
结构异构
原子间连接方式不同引起的异构现象
若H和H’反向,即κ<0(~-10-6)的物质称为反磁 性或抗磁性物质; 若H和H’同向,即κ>0(~10-3),顺磁性物质;
κ=103~104,铁磁性物质
抗磁性物质中全部电子均配对,无永久磁矩,如H2,He。 顺磁性原子或分子中有未成对电子存在,如O2,NO等, 存在永久磁矩,当无外磁场时,无规则的热运动使磁 矩随机取向,当有外磁场时,磁矩按一定方向排布, 呈现顺磁性。 铁磁性在金属铁或钴等材料中,每个原子都有几个有 未成对电子,原子磁矩较大,且有一定的相互作用, 使原子磁矩平行排列,是强磁性物质。
几何异构:配体对于中心离子的不同位置。
顺式(cis)异构体 棕黄色,极性分子
反式(cis)异构体 淡黄色,非极性分子
顺铂是已经临床使用的抗癌药物
配体处于相邻位置为顺式结构(cis isomer),配体处于 相对位置,称为反式结构(trans isomer)。配位数为2的 配合物,配位数为3与配位数为4的四面体配合物, 配体 只有相对位置,因而不存在反式异构体;在平面四边 形和八面体配位化合物中,顺-反异构是很常见的。
在八面体配合物中,MA6和MA5B显然没有异构体。 在MA4B2型八面体配合物有顺式和反式两种异构体:

配位化学(第二章)

配位化学(第二章)
紫色
有三种水合异构体。 [ Cr Cl (H2O)5 ] Cl2 · H2O
蓝绿色
[ Cr Cl2 (H2O)4 ] Cl · 2H2O
绿色
(6)聚合异构 具有相同的化学式,各个聚合异构体的化学 式是最简式的 n 倍。例如: [ Co(NH3)3(NO2)3 ] n =1 [ Co(NH3)6 ] [ Co(NO2)6 ] n =2 [ Co(NH3)4(NO2)2 ] [ Co(NH3)2(NO2)4 ] n =2 [ Co(NH3)5(NO2) ] [ Co(NH3)2(NO2)4 ] 2 n =3 [ Co(NH3)6 ] [ Co(NH3)2(NO2)4 ] 3 n =4 [ Co(NH3)4(NO2) 2 ] 3 [ Co(NO2)6] [ Co(NH3)5(NO2) ] 3 [ Co(NO2)6] 2 n =4 n =5
可见,多原子配体分别以不同种 配位原子与中心离子键合的现象称为 键合异构。
[ CoBr (NH3)5 ]SO4 → [ CoBr (NH3)5]2+ + SO42暗紫色
[ Co SO4(NH3)5 ] Br → [ Co SO4(NH3)5]+ + Br紫红色
(5)水合异构 凡是化学组成相同,但水分子在内界和外界 分布不同的配合物,互为水合异构。 例如:CrCl3· 6H2O [ Cr(H2O)6 ] Cl3
Co
Cl
H3 N H3 N
NH3
Co
Cl
NH3
面式-三氯· 三氨合钴(Ⅲ) fac-[ Co(NH3)3Cl3
Cl
经式-三氯· 三氨合钴(Ⅲ) mer-[ Co(NH3)3Cl3 ]
2.2.2 旋光异构现象
旋光异构又叫对映异构。 对映异构:组成相同,空间构型相同,互为不 可重叠的镜像关系,就象人的左右手一样,这样的 异构体叫对映异构体。 例如: Ma2b2 c2型八面体配合物有一对对映 异构体。

5配合物的异构现象

5配合物的异构现象

O 配位
[Co(NH3)5(ONO)]2+
亚硝酸根·五氨合钴(III),红褐色
PPT编号13-2-2-11
旋光异构
两个配合物不能重合,二者互成镜像,就像人的左 右手一样,它们能使偏振光的偏转角度相同,但是偏转 方向相反,这种异构现象称为旋光异构。
旋光异构体分左旋(–)和右旋(+)异构体。
问题:如何判断一个配合物是否有旋光异构体存在? 通常是看该配合物的几何构型中有没有对称面或
如: [Co(NH3)6][Cr(C2O4)3] [Cr(NH3)6][Co(C2O4)3]
PPT编号13-2-2-10
(3)键合异构
在由两可配体形成的配合物中,由于配位原子的不同 而引起的异构现象成为键合异构。
两可配体 NO2-
N 配位
[Co(NH3)5(NO2)]2+
硝基·五氨合钴(III),黄褐色
反式 - [Pt(NH3)2Cl2]
棕黄色 μ=0 无抗癌活性
PPT编号13-2-2-4
对于 6 配位的八面体配合物而言,异构现象比较复杂, 取决于配体的种类和数目。
例 1: 通式为 MA2B4 的正八面体配合物,有 2 种顺反 异构体。
Cl
H3N
Cl
Cr
H3N
NH3
NH3
顺式 - [Cr(NH3)4Cl2]+ 紫色
Cl
H3N
NH3
Cr
H3N
NH3
Cl
反式 - [Cr(NH3)4Cl2]+ 绿色
PPT编号13-2-2-5
例 2: 通式为 MA2B2C2 的正八面体配合物,有 5 种顺反 异构体。
A
C
C
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23
第一节 配合物的基本概念
二、配合物的命名
[Cu(NH3)4]2+ [Ag(NH3)2 ]+ K4[Fe(CN)6] K3[Fe(CN)6]
24
铜氨配离子 银氨配离子
24
亚铁氰化钾(黄血盐) 铁氰化钾(赤血盐)
第一节 配合物的基本概念
二、配合物的命名
例9-1 命名下列配合物,并指出中心离子、配体、 配位数和配离子电荷。
三、配合物的类型
例:[Cu(en)2]2+,[Co(en)3]3+,[Ca(edta)]2-
[
O O
C C
O Ca O
O O
C C
O O
]
2
27
27
第一节 配合物的基本概念
三、配合物的类型
28
叶绿素
28
血红素
第一节 配合物的基本概念
三、配合物的类型
3.多核配合物 含有两个或两个以上的中心离子(或原子)的配合物。
6
6
第一节 配合物的基本概念
戴安邦(1901~1999) 中国无机 化学家和教育家,1981年当选为 中国科学院化学部学部委员,是 中国最早进行配位化学研究的学 者之一。
7
7
第一节 配合物的基本概念
一、配合物的定义和组成
(一)配位化合物的定义
NaOH Cu(OH )2 CuSO4 BaCl2 BaSO4 NaOH 无 反 应 CuSO 4 NH 3 H 2 O BaCl 2 BaSO 4
16
第一节 配合物的基本概念
一、配合物的定义和组成
配位数影响因素: ③外界条件 温度降低,配体浓度增大,有利于形成高配位数的配 合物。中心离子常常具有一定的特征配位数。
1价金属离子 Cu+ 2,4 Ag+ 2 Au+ 2,4 2价金属离子 Ca2+ Mg2+17 Fe2+ Co2+ Cu2+ Zn2+
2 2 C u 4 N H [ C u ( N H ) ] 3 3 4 实验证明:
由中心离子(或原子)和一定数目的中性分子或阴离子 通过形成配位共价键相结合而形成的复杂结构单元称配合单 元,由配合单元组成的化合物称配合物。
8
8
第一节 配合物的基本概念
一、配合物的定义和组成
(一)配位化合物的定义
配合物外界为简单阴离子:某化某 配合物外界为金属离子、NH4+或复杂阴离子:某酸某
例: Cu2[SiF6]
六氟合硅 ( IV ) 酸亚铜
19
19
第一节 配合物的基本概念
二、配合物的命名
(二)内界
1. 先配体后中心,配体与中心之间加“合”字; 配体前面用 二、三、四 … 表示该配体个数; 几种不同的配体之间加“·”隔开; 中心后面加(),内写罗马数字表示中心的价态。
第一节 配合物的基本概念
二、配合物的命名
举 [Zn(OH)(H2O)3]NO3 [Co(NH3)5(H2O)]Cl3 Fe(CO)5 [Co(NO2)3(NH3)3] [Ca(EDTA)]223
例 硝酸羟基•三水合锌(Ⅱ) (三)氯化五氨•水合钴(Ⅲ) 五羰(基)合铁 三硝基•三氨合钴(Ⅲ)
乙二胺四乙酸根合钙(Ⅱ)
先简单后复杂
类型:简单配合物、螯合物、多核配合物
32
第一节 配合物的基本概念
重难点解析
1. 配位化合物的组成 2. 配位数的概念 3. 命名
33
33
第一节 配合物的基本概念
讨论主题: 配合物的命名原则有哪些?
课后作业: 习题: 1、2、3( P191 ) 参考网站:
/learn.asp?id=91 陕西中医药大学无机化学精品资源共享课程 34
11
11
金属元素(多) 非金属元素(少) [SiF6]2-
第一节 配合物的基本概念
一、配合物的定义和组成
(二)配位化合物的组成 (2)配位体和配位原子 配位体:配置在中心离子周围,简称配体。
配位原子:直接和中心离子键合的原子。
配位原子必须含有孤对电子,通常是一些电负性较大 的非金属元素, 如O、N、S、X和C原子等。 形成体 — 提供空轨道 电子对接受体
[Ag(NH3)2] NO3
中心离子
配体
配位数
配位原子 10 在配合物中,可以无外界,如 Ni(CO)4 ,但不能没有 内界,内外界之间是完全电离的。
10
第一节 配合物的基本概念
一、配合物的定义和组成
(二)配位化合物的组成 (1)中心原子 具有空的价电子轨道;可以接受配体所给予的孤对电子。 常见的是一些过渡金属元素如铁、钴、镍、铜、锌、铬、 银的离子等。 阳离子(多) 中性原子(少)Fe(CO)5
25
25
第一节 配合物的基本概念
三、配合物的类型
1. 简单配合物
由一个中心原子与若干个单齿配体所形成的配合物。
Fe(CN)
2. 螯合物
4 6
Co(NH 3 ) 5 (H 2 O )
3
26 又称内配合物,是由一个中心原子和多齿配体结合
而形成的具有环状结构的配合物。
26
第一节 配合物的基本概念
29
29
第一节 配合物的基本概念
四、配合物的异构现象
1. 键合异构 两可配体采用不同的原子配位引起的异构现象。
30 UV 照射
加热
30
第一节 配合物的基本概念
四、配合物的异构现象
2.几何异构
配位数为4的平面正方形和配位数为6的八面体结构会出现 几何异构,有顺式-反式异构体和面式-经式异构体存在。
12
Lewis酸
配位体 — 提供孤对电子 电子对给予体
12
Lewis碱
第一节 配合物的基本概念
一、配合物的定义和组成
(二)配位化合物的组成 (2)配位体和配位原子 阴离子:X-、SCN-、NCS-、NO2-、ONO-、
配位体
CN-、NC-、OH-等 中性分子:H2O、NH3、CO、en等
单齿(基)配体: 一个配体中只含一个配位原子。 13
多齿(基)配体: 一个配体中含有多个配位原子。
13
第一节 配合物的基本概念
一、配合物的定义和组成
例如:乙二胺四乙酸根 EDTA(Y4-)
其中 2 个 N ,4 个 -OH 中的 O 均可配位
14 两可配体:但在一定条件下,仅有一种配位原子与中心离
子配位。例如SCN-和NCS-, NO2- 和 ONO-等,实际上仍起
21
第一节 配合物的基本概念
二、配合物的命名
举 [Cu(NH3)4]SO4 K3[Fe(NCS)6] H2[PtCl6] [Cu(NH3)4](OH)2 K[PtCl5(NH3)]
22
例 硫酸四氨合铜(Ⅱ) 六异硫氰根合铁(Ⅲ)酸钾 六氯合铂(Ⅳ)酸 氢氧化四氨合铜(Ⅱ) 五氯•氨合铂(Ⅳ)酸钾
22
复盐: [KAl(SO4)2· 12H2O] 、(NH4)2SO4 · FeSO4 ·6H2O 将明矾溶解于水,发现在水溶液中含有K+、Al3+、SO42-离子。 本质区别:复盐分子中原子间以离子键结合,而配合物是 以 配位共价键结合。
9
9
第一节 配合物的基本概念
一、配合物的定义和组成
(二)配位化合物的组成 内界 外界
17
3价金属离子 Al3+ Cr3+ Fe3+ Co3+ Au3+ 4,6 6 6 6 4
6 6 6 4,6 4,6 4,6
第一节 配合物的基本概念
一、配合物的定义和组成
配位数影响因素: ④配离子的电荷数 中心原子和各配位体两者电荷的代数和。
18
18
第一节 配合物的基本概念
二、配合物的命名
(一)外界 配合物外界为氢离子:某酸
(1) K3[Cr(CN)6]
(3)[CoCl2(NH)3H2O]Cl
(2)[Zn(OH)(H2O)3]NO3
(4)[PtCl2(en)]
练习: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(Ⅲ) 离子 (1)[Cr(OH)(H2O)(C2O4)(en)]; 解答: (2)[Co(NH3)4(NO2)Cl]+
20
20
第一节 配合物的基本概念
二、配合物的命名
(二)内界 2. 多种配体,命名顺序 (1)阴离子在前,中性分子在后;
(2)无机配体在前,有机配体在后;
(3)同类配体,按配位原子的元素符号在英文字母中的 顺序排列;配位原子相同,则原子数目少的排在前面, 21 若原子数目也相同,则按结构式中与配位原子相连原子 的元素符号的英文字母顺序排列。 (命名口诀:先无后有,先阴后中,先A后B,先少后多)
15
注意 :配体的 个数与配位数不 是同一个概念。
[Ca(EDTA)]2+ 1×6=6
第一节 配合物的基本概念
一、配合物的定义和组成
配位数影响因素:
①电荷
中 心 原 子 电 荷 的 增 高 ([Ag(CN3)2]-,[Zn(NH3)4]2+ 和 [AlF6]3-) 及配体电荷的减少 ([CoCl4]2- 和 [Co(H2O)6]2+) 有利 于配位数的增加。 ②半径 中心原子半径的增大固然有利于形成高配位数的配合物 16 ([BF4]-和[AlF6]3-),但若过大又会减弱它同配体的结合,有 时反而降低了配位数 ([CdCl6]4-和 [HgCl4]2-) 。配位体的半 径越大,配位数就越少([AlF6]3-和[AlCl4]-)。
31
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