配合物的结构

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配合物的结构

配合物的结构

O H (羟基)

CN

S CN(硫氰根) N CS(异硫氰根) N O(硝基)

H2 O

N H3

CO (羰基)

多齿配体: 一个配体中含有多个配位原子 二齿配体: 乙二胺(en) H 2 N

CH 2
CH 2
2 4
N H2

乙二酸根(草酸根)
C2O

••
O
O
••
O
2–
C C
4
4 3 1 4 2 2 2 6 3 2 6 1 6 6
P tCl3 (NH3 ) 2 CoCl2 (en)2 3 Al(C2O 4 )3 2 Ca(EDT A)
配离子与形成体的电荷数
Ag (S O ) 2 3 2
内界: CoCl(NH3 )(en) 2
外界: SO 2 4
2
形成体:Co 配位体:Cl
3

NH 3 en
配位原子: Cl N 配位数: 6
§ 5.7 配位反应与配位平衡
5.7.1 配离子的解离常数和稳定常数
5.7.2 配合物的生成与配位反
5.7.3 配合物形成时的特征
5.7.1 配合物的解离常数和稳定常数
⑴ 解离常数 Cu(NH3 ) 2 4 2
Cu 2 4NH3
4
c(Cu ) c ( NH3 ) Kd 2 c(Cu(NH3 ) 4 )
⑵ 稳定常数
Cu
2
4NH3
Cu(NH )
2 3 4
2 3 4
c(Cu(NH ) ) Kf 2 4 c(Cu ) c ( NH3 ) 1 Kd Kf

配合物结构的空间构型

配合物结构的空间构型

易与
Mn+结合.如NH3>
3. 形成配合物后,颜色、溶解性、酸碱性、氧化
还原性等都有可能发生改变。
3 正三角形
4 正四面体型
4 平面四边型
5 三角双锥体
5 四方锥体
6
八面体
6
八面体
通式
ML2±
ML3± ML4± ML4± ML5± ML5± ML6± ML6±
实例
[Ag(NH3)2]+
[HgI3][Zn(NH3)4]2+ [Pb(CN)4]2-
PF5 SbF52AlF63[Fe(CN)6]3-
新课讲述
学生练习
1.AgCl不溶于水,不溶于硝酸,但溶于氨 水。写出离子方程式。
AgCl+2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]2++2Cl-
+H2O
2.Cu(OH)2和NH
是弱碱,
3
混合后碱
性怎
样变化?写出离子方程式。
Cu(OH)2+4NH3=[Cu(NH3)4]2++2OH碱性增强。
新课总结
三、配合物的空间构型
形成条件:两种或两种以上配位体。
交流与讨论
四、配合物的同分异构现象
几何异构
交 流 与 1. 怎样判断顺式和反式? 讨 论 2. Pt(NH3)2Cl2顺式和反式性质有何差异?
新课讲述
Pt(NH3)2Cl2顺反异构体的性质差异.并完成下表.
配合物 顺式 反式
结构式
Cl Cl
Pt
NH3 NH3
Cl
➢解: 分别取二种溶液少许,向其中分别滴 加 S显O现B4a有象Cl白,2溶色说液沉明稀淀它硝生们酸成虽,,然其C化中o学S[OC式4o(相NBHr同3()N,5]HB但3r)结无5] 构明 不同,因此互为同分异构体。

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:

配合物的结构.

配合物的结构.

配体异构
这是由于配体本身存在异构体, 导致配合单元 互为异构。如: 1, 3-二氨基丙烷(H2N-CH2-CH2-CH2-NH2) 1, 2-二氨基丙烷(H2N-CH2-CH(NH2)-CH3) 是异构的配体, 它们形成的化合物 [Co(H2N-CH2-CH2 -CH2-NH2)Cl2]及 [Co(H2N-CH2-CH(NH2)-CH3)Cl2]互为异构体。
(3)Linkage isomers
键合异构
当一个单齿配位体不止一种可配位原子时,则可 分别以不同种配位原子与中心原子键合。
NCS-, 异硫氰酸根 亚硝酸根
SCN-, 硫氰酸根 硝基
键合异构体(linkage isomer):连接的原子不同
O
O
O N
N
O
H 3N H 3N
Co NH 3
NH 3 NH 3
2-1影响中心原子的配位数因素 中心原子对配位数的影响: Ⅱ
a)一般而言,中心离子电荷越高,吸引配位的能力越强,配位 数也越大。例如,金属铂有两种价Pt(Ⅳ)和Pt(Ⅱ)。形成 配合物时,高价态的Pt(Ⅳ)的配位数通常是6,[PtCl6]2-;低
2价态的Pt(Ⅱ)的配位数通常为 Ⅳ 4 ,如[PtCl4] .
配位数为1,2,3的配合物数量很少。配位数为1的配合物一 般是在气相中存在的离子对。目前发现的两个含一个单齿配体 的配合物,2,4,6-triphenylphenylcopper(2,4,6-三苯基苯基酮)和 2,4,6-triphenylphenylsilver(2,4,6-三苯基苯基银)。这事实上是一 个有机金属化合物,中心原子与一个大体积单齿配体键合。
(帽在八面体的
(帽在三棱柱的
(正方形-三角形帽结构投影)

配合物的结构

配合物的结构

6 2g
t 26g e1g
3 3
1 2
d8
t
e 6 2
2g g
3
d9
t
e 6 3
2g g
4
3 4
-12Dq -6 Dq
t 26g eg2 t 26g eg3
3 4
3 4
d10 t36geg4
5
5
0 Dq t26geg4
5
5
CFSE
-4Dq -8Dq -12Dq -16 Dq+P -20 Dq+2P -24 Dq+2P -18 Dq+P -12Dq -6 Dq 0 Dq
4 5.62 高 外轨型 sp3d2

晶体场稳定化能(CFSE)
1.晶体场稳定化能(CFSE)的定义
d电子从未分 裂的d轨道进入分 裂后的d轨道,所 产生的总能量下降 值。
2.CFSE的计算
n1:t 2
n2:e
轨道中的电子数
g
轨道中的电子数
g
mm12::八球面形体体场场中中,,dd轨轨道道中中的的成成对对电电子子数数
排布原则:(1)能量最低原理 (2)Hund规则 (3)Pauli不相容原理
电子成对能(P):两个电子进入同一轨 道时需要消耗的能量。
强场:o > P 弱场:o < P
八面体场中电子在t2g和eg轨道中的分布
八面体场中电子在t2g和eg轨道中的分布
高自旋
低自旋
例:
o /J
P/J 场
Co3+的价电子构型
八面体场中 d 电子排布
未成对电子数 实测磁矩/B.M
自旋状态 价键理论 杂化方式
[Co(CN)6]367.524 ×10-20 35.250 ×10-20

化学原理5配合物结构

化学原理5配合物结构

配合物的组成
配合物可以没有外界,但不能没有内界。
也称为配位化合物的形成体,绝大多数是带正电的金属离子,特别是过渡金属离子。 配合物中只含一个中心原子的称为单核配合物(mononuclear complex),含两个或两个以上中心原子的称为多核配合物(polynuclear Complex)。
1
中心原子(中心离子):
反磁性物质没有永久磁矩
例: 大多数有机物、He、Ne SiO2,Al2O3,CO2碱土金属盐
反磁性 (diamagnetism)
顺磁性 (paramagnetism) = 0 > 0 例: O2,NO,金属,有机自由基 过渡金属配合物:Cu2+,Fe3+ 等 稀土金属配合物:Gd3+,Dy3+ 等 电子自旋运动与轨道运动偶合产生永久磁矩
CN- CN- CN- CN-
dsp2杂化
没有单电子,磁矩µ=0,表现反磁性
Ni2+也能采取dsp2杂化,形成平面四方形构型,如与配体CN-形成的[Ni(CN)4]2-。
杂化方式
d2sp3
sp3d2
配位数为6的配合物
配位数为6的配合物绝大多数是八面体构型
根据价键理论,可由配合物的磁矩推测以何种杂化方式成键。
一般中心原子的配位数是2、4、6、8,最常见的是4、6。
如是单齿配体,配位体的数目就是中心原子的配位数。[Pt(NH3)4]Cl2 如是多齿配体,配位体的数目不等于中心原子的配位数。[Pt(en)2]Cl2
一般中心离子的电荷越高,吸引配位体的数目越多;
中心离子的半径越大,在引力允许的条件下,其周围可容纳的配位体数目越多;
Na3[AlF6] [Cu(NH3)4]SO4 Ni(CO)4

配合物的结构和异构现象

配合物的结构和异构现象

三角双锥 (trigonal bipyramid, TBP) D3h 四方锥 (square pyramid, SP) C4v
[Fe(CO)5]
D3h
BiF5
C4v
1.三角双锥 三角双锥 d8、d9、d10 和 d0构型金属离子较常见。 构型金属离子较常见。 如:[Fe(CO)5]、[CuCl5]3-、[CdCl5]3-、 ( ) 、 [Co(H)(N2)(PPh3)3] ( ) 组成的5齿化合物中, MX5组成的5齿化合物中,SbCl5无论是固态 或气态都是三角双锥结构。 或气态都是三角双锥结构 。 而 SbBr5 、 Taቤተ መጻሕፍቲ ባይዱl5 则在 气态是5 配位三角双锥结构, 气态是 5 配位三角双锥结构 , 固态是二聚体具有 共棱边的6配位八面体结构。 共棱边的6配位八面体结构。 中心离子是以dsp3杂化轨道与相适合的配体 中心离子是以 轨道成键。 轨道成键。
d0和d10以外的第一过渡系列金属离子的 以外的第一过渡系列金属离子的Cl 基配合物等很多也是四面体结构。 和OH-基配合物等很多也是四面体结构。 如:[CoCl4]2-、[FeCl4]-、[NiCl4]2-、 [CuCl4]2- 、[Co(OH)4]2( )
中心离子是以sp 中心离子是以sp3或d3s杂化轨道与合适 的配体轨道成键。 的配体轨道成键。 (2)、配体的特点: )、配体的特点: 配体的特点 (a)、从空间效应:配体的体积大有利于形 a)、从空间效应: 成四面体。 成四面体。 (b)、带负电荷的配体有利于形成四面体。 b)、带负电荷的配体有利于形成四面体。 (c)、弱场的配体有利于形成四面体。 c)、弱场的配体有利于形成四面体
多核配合物确正为3 多核配合物确正为3配位的情形稍多一 如组成式像2配位而实际是三配位的。 些,如组成式像2配位而实际是三配位的。 例如:二氰合铜 酸钾 酸钾KCu(CN)2, 例如:二氰合铜(I)酸钾 ( ) 其结构见下图2.1 其结构见下图

配合物结构的空间构型

配合物结构的空间构型

3 正三角形
4 正四面体型
4 平面四边型
5 三角双锥体
5 四方锥体
6
八面体
6
八面体
通式
ML2±
ML3± ML4± ML4± ML5± ML5± ML6± ML6±
实例
[Ag(NH3)2]+
[HgI3][Zn(NH3)4]2+ [Pb(CN)4]2-
PF5 SbF52AlF63[Fe(CN)6]3-
新课讲述
sp
中心原子杂化方式
sp
配位数
2
银的化 合价
+1
形状
直线型
活动与探究
试用杂化轨道理论分析下列配合物的空 间构型 [Zn(NH3)4]2+
[Ag(CN)2]-
[HgI3][Ni(CN)4]2-
总结归纳
三、常见配合物的杂化方式、配位数及空间构型
中心原子杂化 配位数
方式
Sp
2
形状 直线型
Sp2 Sp3 *dsp2 * sp3 d *dsp3 * sp3 d2 * d2sp3

定易与Mn+
结合.如
NH3>
3. 形成配合物后,颜色、溶解性、酸碱性、氧化
还原性等都有可能发生改变。
形成现象
几何异构
交 流 与 1. 怎样判断顺式和反式? 讨 论 2. Pt(NH3)2Cl2顺式和反式性质有何差异?
新课讲述
Pt(NH3)2Cl2顺反异构体的性质差异.并完成下表.
配合物 顺式 反式
结构式
Cl Cl
Pt
NH3 NH3
Cl
NH3
Pt
NH3 Cl
分子极性 在水中溶解 性
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价键理论 晶体场理论
价键理论
价键理论的要点 1. 形成体(M):有空轨道
配位体(L):有孤对电子 二者形成配位键ML
2. 形成体(中心离子)采用杂化轨道成键 3. 杂化方式与空间构型有关
二配位的配合物 例:[AgCl2]-, [CuCl2]-
四配位的配合物




配 合
内轨型

外轨型
六配位的配合物
4 5.62 高 外轨型 sp3d2
晶体场稳定化能(CFSE)
1.晶体场稳定化能(CFSE)的定义
d电子从未分 裂的d轨道进入分 裂后的d轨道,所 产生的总能量下降 值。
2.CFSE的计算
n1:t 2
n2:e
轨道中的电子数
g
轨道中的电子数
g
mm12::八球面形体体场场中中,,dd轨轨道道中中的的成成对对电电子子数数
②八面体配合物
MA6和MA5B八面体配合物没有异构体;MA4B2型八 面体配合物有顺式和反式的两种异构体:
A
A
A
B
顺式
A
B
A
B
A
反式
A
B
A
MA3B3型配合物也有两种异构体
B
A
A
A
B
A
面式
经式(子午式)
B
B
B
B
A
A
(2) 旋光异构
旋光异构体能使偏振光左旋 或右旋, 空间结构是实物和镜象 不能重合, 尤如左手和右手的关 系, 彼此互为对映体。具有旋光 性的分子称作手性分子。
CFSE=(-4n1+6n2)Dq+(m1-m2)P裂能大小有关。
• 颜色的深浅与跃迁 电子数目有关。
• 此类跃迁为自旋禁 阻跃迁, 因此配离 子颜色均较浅。
[Ti(H2O)6]3+ 吸收光谱图
影响o的因素(中心离子,配位体)
1 中心M离子:电荷Z增大, o增大 主量子数n增大, o增大
内轨型 外轨型
对价键理论的评价
➢ 很好地解释了配合物的空间构型、磁性、 稳定性
➢ 直观明了,使用方便
?无法解释配合物的颜色(吸收光谱); 不能定量或半定量的解释配合物的性质
晶体场理论
晶体场理论要点:
➢ 在配合物中,中心离子M处于带电的配位体L形成的 静电场中,二者完全靠静电作用结合在一起;
➢ 晶体场对M的d 电子产生排斥作用,使M的d 轨道发 生能级分裂;
八面体场中 d 电子排布
未成对电子数 实测磁矩/B.M
自旋状态 价键理论 杂化方式
[Co(CN)6]367.524 ×10-20 35.250 ×10-20
强 3d6
t2g6 eg0
0 0 低 内轨型 d2sp3
[CoF 6] 325.818 ×10-20 35.250 ×10-20
弱 3d6
t2g4 eg2
Pt(NH3)Cl2,顺式结构的溶解 度较大 ( 0.25 g/100g水), 偶
B A 极矩较大, 为橙黄色粉末, 有
抗癌作用;反式难溶(0.0366 g
AC
A B /100gA水)B, 亮黄色, 偶极矩
M
M 为0, 无抗M癌活性。
DB
DC
CD
记作 [M<AB><CD>] [M<AC><BD>] [M<AD><BC>]
排布原则:(1)能量最低原理 (2)Hund规则 (3)Pauli不相容原理
电子成对能(P):两个电子进入同一轨 道时需要消耗的能量。
强场:o > P 弱场:o < P
八面体场中电子在t2g和eg轨道中的分布
八面体场中电子在t2g和eg轨道中的分布
高自旋
低自旋
例:
o /J
P/J 场
Co3+的价电子构型
➢ 分裂类型与化合物的空间构型有关;
➢ 晶体场相同,L不同,分裂程度也不同
八面体场中d 轨道能级分裂 d 轨道与配体间的作用
八面体场中d 轨道能级分裂
晶体场分裂能: E(eg)-E(t2g) = 10Dq = O E(eg ) = 6Dq E(t2g) = -4Dq
不同晶体场中的d轨道分裂及的相对大小
o /cm-1 13000 18600
22900 34000
各种配体对同一M产生的晶体场分裂能的值由小 到大的顺序:
I-<Br-<Cl-,SCN-<F-<OH-<C2O42<H2O<NCS<EDTA<NH3<en<bipy<phen<SO32-<NO2<CO, CN-
八面体场中心离子的d 电子分布
o /cm-1 o /cm-1 o /cm-1
[Cr(H2O)6]3+ [Cr(H2O)6]2+
17600
14000
[Fe(H2O)6]3+ [Fe(H2O)6]2+
13700
10400
[CrCl6]313600
[MoCl6]319200
2 配位体的影响:光谱化学序列
[CoF6]3- [Co(H2O)6]3+ [Co(NH3)6]3+ [Co(CN)6]3-
注意到左旋和右旋异构体生理作用的差异 是很有意义的. 例如存在于烟草中左旋尼古 丁的毒性要比人工合成出来的右旋尼古丁 毒性大的多,显然与它们在生物体中不同 的反应部位有关.
配合物的磁性
磁 性:物质在磁场中表现出来的性质。 顺磁性:被磁场吸引 n > 0 , µ> 0 O2,NO,NO2
n——分子中未成对电子数 反磁性:被磁场排斥 n =0 , µ= 0 铁磁性:被磁场强烈吸引。例:Fe,Co,Ni 磁 矩: µ=[n(n+2)]1/2 (B.M.)玻尔磁子
第十一章 配合物结构
配合物的空间构型和磁性 配合物的化学键理论
配合物的空间构型
基本规律: 1.形成体在中间,配
位体围绕中心离子 排布;
2.配位体倾向于尽可 能远离,能量低, 配合物稳定
配合物的空间构型
配合物的异构现象
空间(立体)异构:化学式和原子排列次序都相同, 仅 原子在空间的排列不同。包括几何异构和光学异构。
化学结构异构:化学结构异构是化学式相同, 原子排 列次序不同的异构体。包括电离异构、键合异构、 配位异构、配位体异构、构型异构、溶剂合异构和 聚合异构。
(1)几何异构——顺-反异构
相同的配体处于相邻的位置——顺式结构 相同的配体处于相对的位置——反式结构
①平面四边形配合物
AA M 顺式
BB
A
M
B 反式
举例:
n 01 2 3 4 5 µ/B.M. 0 1.73 2.83 3.87 4.90 5.92
[Ti(H2O)6]3+ K3[Mn(CN)6] K3[Fe(CN)6]
Ti3+: 3d1 µ实=1.73 n=1 Mn3+:3d4 µ实=3.18 n=2 Fe3+ 3d5 µ实=2.40 n=1
配合物的化学键理论
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