基础化学第七章---配位化合物.ppt

配位化合物配位化合物主要内容：主要内容：1.配位化合物的基本概念配位化合物的基本概念(组成和命名组成和命名)2.配合物的化学键理论配合物的化学键理论价键理论：价键理论：确定杂化类型，解释空间构型、稳确定杂化类型，解释空间构型、稳定性和磁性定性和磁性晶体场理论：晶体场理论：明确明确d电子排布电子排布,解释稳定性、磁解释稳定性、磁性和颜色性和颜色3.配位平衡配位平衡4.螯合物螯合物一、配合物的定义一、配合物的定义CuSO4 NH3H2OCu(OH)2天蓝色天蓝色NH3H2O深蓝色溶液深蓝色溶液第一节第一节 配位化合物的基本概念配位化合物的基本概念白色白色BaSO4深蓝色溶液深蓝色溶液BaCl2NaOH无天蓝色无天蓝色Cu(OH)2Cu(NH3)4 SO4离子键离子键配位键配位键深蓝色溶液的分析深蓝色溶液的分析X-射线分析：射线分析：配离子配离子CuNH3NH3NH3H3NH3N2+金属原子或离子与一定数目的中性金属原子或离子与一定数目的中性分子或阴离子以配位键相结合的复杂离分子或阴离子以配位键相结合的复杂离子。子。配合物配合物 由一定的含有由一定的含有孤对电子孤对电子的分的分子或离子与具有子或离子与具有空轨道的原子或离子空轨道的原子或离子之间之间以以配位键配位键结合而成的结构单元称为配离子结合而成的结构单元称为配离子或者配合分子，含有配离子或者配位分子或者配合分子，含有配离子或者配位分子的化合物称的化合物称配合物配合物。内层内层配合物配合物配位健配位健离子键离子键 C u (N H 3)4 S O 4例：例：外层外层二、配合物的组成：二、配合物的组成：配体配体中心原子中心原子配位数配位数配原子配原子例：指出例：指出K4Fe(CN)6配合物的中心原子、配合物的中心原子、配体、配位数、内层及外层。配体、配位数、内层及外层。注：注：1、配位原子、配位原子 :NH3 H2O:CN-:OH-:Cl-:CO :NO2-:ONO-:SCN-:NCS-硝基硝基 亚硝酸根亚硝酸根 硫氰酸根硫氰酸根 异硫氰酸根异硫氰酸根 孤对电子对孤对电子对的原子。的原子。配体中提供配体中提供例：例：Cu(en)22+配位数为配位数为 A、1 B、2 C、3 D、42、单齿配体：、单齿配体：多齿配体：多齿配体：:NH3:H2N CH2 CH2 NH23、配位数配位数配合物中配合物中配位键配位键的的数目数目指出指出K K4 4Fe(CN)Fe(CN)6 6 配合物的中心原配合物的中心原子、配体、配位原子、配体数、配位子、配体、配位原子、配体数、配位数、内层及外层。数、内层及外层。例题：例题：三、配合物的命名三、配合物的命名 硫酸硫酸四氨合铜四氨合铜()Cu(NH3)4 SO4命名原则：命名原则：1、先阴后阳：先阴后阳：SO4硫酸硫酸 Cl氯化氯化 K 酸钾酸钾配体数配体数-配体名称配体名称-“合合”-中心原子名中心原子名称（称（氧化值氧化值）Co(NH3)3(H2O)Cl2Cl?氯化氯化二氯二氯三氨三氨水合钴（水合钴（）2、配离子（配离子（）：）：u先先无机无机，后，后有机有机u先先阴阴离子，后离子，后中性中性分子（分子（Cl、H2O)u配体均为阴离子（中性分子），按配位配体均为阴离子（中性分子），按配位原子原子英文字母顺序英文字母顺序排列（排列（NH3、H2O)Pt(NHPt(NH3 3)4 4NONO2 2ClCl2 2+3、配体命名次序：、配体命名次序：(NO2-,en)例：命名下列配合物，指出它们的配位例：命名下列配合物，指出它们的配位体、配位原子及配位数体、配位原子及配位数六氨合钴（六氨合钴（）配离子）配离子NH3N6Co(NH3)63+配体：配体：，配位原子：，配位原子：配位数：配位数：六氰合铁（六氰合铁（）酸钾）酸钾CN-C6六氯合铂（六氯合铂（）酸）酸Cl-6ClK4Fe(CN)6配体：配体：，配位原子：，配位原子：配位数：配位数：H2PtCl6配体：配体：，配位原子：，配位原子：配位数：配位数：配位数：配位数：Co(ONO)(NH3)5SO4配体：配体：配位原子：配位原子：NH3，ONO-硫酸亚硝酸根硫酸亚硝酸根五氨合钴（五氨合钴（）6N，O Pt(NHPt(NH3 3)4 4NONO2 2ClCl2+2+氯氯硝基硝基四氨合铂四氨合铂(IV)(IV)配离子配离子Fe(CN)Fe(CN)6 6 4+4+六氰合铁六氰合铁()配离子配离子 例题：例题：Co(NHCo(NH3 3)3 3(H(H2 2O)ClO)Cl2 2+二氯二氯三氨三氨水合钴水合钴(III)(III)配离子配离子 Co(NHCo(NH3 3)3 3(H(H2 2O)ClO)Cl2 2 ClCl氯化六氨合钴（氯化六氨合钴（）Co(NHCo(NH3 3)6 6 ClCl3 3 K K4 4Fe(CN)Fe(CN)6 6 例题：例题：六氰合铁六氰合铁()酸钾酸钾氯化氯化二氯二氯三氨三氨水合钴水合钴(III)(III)Pt(NHPt(NH3 3)4 4NONO2 2ClCl COCO3 3碳酸氯碳酸氯硝基硝基四氨合铂四氨合铂(IV)(IV)六氯合铂六氯合铂()酸酸ClCl-H H2 2PtClPtCl6 6 配体配体配位原子配位原子配位数配位数6ClCl 例题：例题：四硫氰根四硫氰根 二氨合铬二氨合铬()酸铵酸铵NHNH3 3，SCN SCN-6 6N N，S SNHNH4 4Cr(NHCr(NH3 3)2 2(SCN)(SCN)4 4 配体配体配位原子配位原子配位数配位数 例题：例题：例题：例题：CCo o(NH(NH3 3)2 2(enen)2 2 ClCl3 3配体配体配位原子配位原子配位数配位数NHNH3 3，en enN N,N N,N N6 6氯化氯化二氨二氨二二(乙二胺乙二胺)合钴合钴(III)(III)S S2 2O O3 322二硫代硫酸根合银二硫代硫酸根合银(I I)酸钠酸钠NaNa3 3 Ag(SAg(S2 2O O3 3)2 2 配体配体配位原子配位原子配位数配位数2 2S S 例题：例题：p110,2-1enen硫酸三乙二胺合钴硫酸三乙二胺合钴()Co(en)Co(en)3 3 2 2(SO(SO4 4)3 3配体配体配位原子配位原子配位数配位数6 6N,NN,N 例题：例题：p110,2-2OHOH四氢氧根合铝四氢氧根合铝()酸酸H H Al(OH)Al(OH)4 4 配体配体配位原子配位原子配位数配位数4 4O O 例题：例题：p110,2-3F F六氟合硅六氟合硅(IV)酸钠酸钠NaNa2 2 SiFSiF6 6 配体配体配位原子配位原子配位数配位数6 6F F 例题：例题：p110,2-4ClCl-，NHNH3 3 五氯五氯 氨合铂氨合铂(V)PtClPtCl5 5(NH(NH3 3)配体配体配位原子配位原子配位数配位数6 6ClCl，N N 例题：例题：p110,2-5ClCl-，NONO2 2 -,NHNH3 3氯氯 硝基硝基 四四氨合铂氨合铂(II)Pt(NH Pt(NH3 3)4 4(NO(NO2 2)Cl Cl 配体配体配位原子配位原子配位数配位数6 6ClCl，N N，N N 例题：例题：p110,2-6NHNH3 ,3 ,ONOONO-硫酸亚硝酸根硫酸亚硝酸根 五氨合钴五氨合钴()Co(ONO)(NHCo(ONO)(NH3 3)5 5SOSO4 4配体配体配位原子配位原子配位数配位数6 6N,ON,O 例题：例题：p110,2-7NHNH3 ,3 ,SCNSCN-氯化硫氰酸根氯化硫氰酸根 五氨合钴五氨合钴()Co(SCN)(NHCo(SCN)(NH3 3)5 5ClCl2 2配体配体配位原子配位原子配位数配位数6 6N,SN,S 例题：例题：p110,2-8第二节第二节 配合物的化学键理论配合物的化学键理论NH3ZnH3NNH3NH32+一、价键理论一、价键理论(1931,Pauling Li)例：例：Zn(NH3)42+u中心原子提供的中心原子提供的空轨道空轨道须先经须先经杂化杂化，杂化类型取决于中心原子的电子层结构杂化类型取决于中心原子的电子层结构和配体的影响和配体的影响u杂化类型决定配合物的空间构型、稳定杂化类型决定配合物的空间构型、稳定性和磁性性和磁性sp,sp3,dsp2,d2sp3,sp3d21、理论要点、理论要点u中心原子与配体以中心原子与配体以配位键配位键相结合，相结合，形成形成 键键。中心原子提供杂化空轨道。中心原子提供杂化空轨道实例实例1 1：配位数为：配位数为2 2的配合物的配合物Ag(NH3)2+Ag+:4d10 4d5s5pAg(NH3)2+:4d5p spNH3中中N提供提供空间构型：直线形空间构型：直线形中心原子杂化情况：中心原子杂化情况：sp杂化杂化Ag(NH3)2+实例实例2 2：配位数为：配位数为4 4的配合物的配合物28Ni 1s22s22p63s23p63d84s228Ni2+Ar3d84s04p0 sp3Ni2+：3d8 3d4s4p3dNi(NH3)42+：1.Ni(NH3)42+NH3中中N提供提供单电子单电子 n=2 Ni(NH3)42+空间构型：空间构型：正四面体正四面体中心原子杂化情况：中心原子杂化情况：sp3杂化杂化特点：特点：中心原子中心原子d电子不变化电子不变化NH3NH3NH3NH3Ni(NH3)42+Ni2+配位数为配位数为4 4的配合物的配合物2.Ni(CN)42-Ni2+：3d8 3d4s4p 重排重排 dsp2NH3中中N提供提供单电子单电子 n=0 Ni(CN)42-空间构型：空间构型：平面正方形平面正方形中心原子杂化情况：中心原子杂化情况：dsp2杂化杂化特点：特点：中心原子中心原子d电子发生电子发生重排重排CN-CN-CN-CN-Ni(CN)42-Ni2+Ni(NH3)42+外轨配合物外轨配合物(单电子数少单电子数少)磁性：外轨配合物磁性：外轨配合物 内轨配合物内轨配合物(单电子数多单电子数多)内轨配合物和外轨配合物内轨配合物和外轨配合物、定义：、定义：外轨型配合物：外轨型配合物：最外层最外层空轨道参加杂化。空轨道参加杂化。内轨型配合物：内轨型配合物：有有次外层次外层d轨道参加杂化。轨道参加杂化。、测配合物的、测配合物的 m可可知其轨型知其轨型.、影响轨型的因素（同一中心原子）、影响轨型的因素（同一中心原子）Zn(NH3)42+重排重排不重排不重排不重排不重排中心原中心原子子d电子电子空间空间构型构型中心原子中心原子杂化情况杂化情况配离子配离子Ni(NH3)42+Ni(CN)42-sp3杂化杂化sp3杂化杂化dsp2杂化杂化正四正四面体面体正四正四面体面体平面平面正方形正方形外轨外轨外轨外轨内轨内轨比较比较(配位数为配位数为4的配位化合物的配位化合物)解：解：配体：配体：:NH3:CN-电负性：电负性：NC CN-使使中心原子中心原子的的3d电子发生电子发生重排重排。孤对电子对孤对电子对中心原子中心原子d电电子排斥力为：子排斥力为：n配离子配离子配离子配离子n n内轨型内轨型n=1Fe(CN)63-空间构型：正空间构型：正八面体八面体中心原子杂化情况：中心原子杂化情况：d2sp3杂化杂化特点：特点：中心原子中心原子d电子发生电子发生重排重排内轨配合物内轨配合物CNCN-FeCNCN-CNCN-CNCN-CNCN-CNCN-3+八面体结构八面体结构Fe(CN)63-比较比较(配位数为配位数为6的配位化合物的配位化合物)重排重排不重排不重排中心原子中心原子d电子电子空间空间构型构型中心原子中心原子杂化情况杂化情况配离子配离子sp3d2杂化杂化d2sp3杂化杂化正八正八面体面体正八正八面体面体外轨外轨内轨内轨FeF63-Fe(CN)63-配合物的磁矩配合物的磁矩=Bn:配配离子中的单电子数离子中的单电子数单电子数与磁矩的理论值见表单电子数与磁矩的理论值见表11-3通过实验测定配合物的磁矩通过实验测定配合物的磁矩()来判断。来判断。方法：测定配合物的方法：测定配合物的 确定配离子中确定配离子中的单电子数的单电子数n n 与中心原子自由离子与中心原子自由离子中中d d单电子数比较单电子数比较确定内或外轨型。确定内或外轨型。配合物的内外轨型的确定配合物的内外轨型的确定请判断请判断Fe(H2O)63+(=5.70)=5.70)中中Fe3+的杂化情况、配离子的杂化情况、配离子的空间构型。的空间构型。n=5解：解：=Fe3+:3d5没有重排，没有重排，Fe3+采取采取sp3d2杂化，配杂化，配离子为八面体。离子为八面体。例题：例题：请判断请判断Pt(NH3)42+(=0)=0)中中Pt2+的的杂化情况、配离子杂化情况、配离子的空间构型。的空间构型。n=0解：解：=有重排，有重排，Pt2+采取采取dsp2杂化，配离杂化，配离子为平面正方形。子为平面正方形。Pt2+:5d8 例题：例题：请判断请判断MnCl42-(=5.87)=5.87)中中Mn2+的杂化情况、配离子的杂化情况、配离子的空间构型。的空间构型。n=5解：解：=没有重排，没有重排，Mn2+采取采取sp3杂化，配杂化，配离子为正四面体。离子为正四面体。Mn2+:3d5 例题：例题：外轨外轨、稳定性：、稳定性：内轨内轨例：判断 Ni(NH3)42+(n=2)和 Ni(CN)42-（n=0）的空间构型，并比较其稳定性。小结：小结：判断杂化类型及空间构型的方法判断杂化类型及空间构型的方法1、写出中心原子电子排布式、写出中心原子电子排布式2、根据配位数判断杂化轨道数根据配位数判断杂化轨道数根据单电子数判断轨型根据单电子数判断轨型杂杂化化类类型型规律：配位数与杂化类型及空间构型关系规律：配位数与杂化类型及空间构型关系第三节第三节 配位平衡配位平衡 一、配位平衡及平衡常数一、配位平衡及平衡常数 例：在例：在Cu(NH3)4SO4水溶液中可能存在哪水溶液中可能存在哪些离子和分子些离子和分子(不包括溶剂分子不包括溶剂分子)？其中最多？其中最多的是哪个？的是哪个？配位健配位健离子键离子键Cu(NH3)4 SO4Cu(NH3)4 SO4Cu(NH3)42+SO42-Cu(NH3)42+Cu(NH3)32+NH3Cu(NH3)32+Cu(NH3)22+NH3Cu(NH3)22+Cu(NH3)2+NH3Cu(NH3)2+Cu 2+NH3=1、逐级稳定常数、逐级稳定常数K1=Cu(NH3)2+Cu 2+NH3Cu(NH3)2+Cu 2+NH3K1Cu(NH3)22+Cu(NH3)2+NH3K2Cu(NH3)32+Cu(NH3)22+NH3K3K4Cu(NH3)42+Cu(NH3)32+NH32、稳定常数、稳定常数Ks Ks=Cu(NH3)42+Cu 2+NH34=K1K2K3K4Ks愈大，络合物愈稳定。愈大，络合物愈稳定。Cu(NH3)42+Cu 2+4 NH3Ks第四节第四节 螯合物螯合物2+2+Ks=3.55x106Ks=1.66x1010螯合效应：因螯环的生成使配合物稳螯合效应：因螯环的生成使配合物稳 定性大大增加的作用。定性大大增加的作用。影响螯合物的稳定性因素：影响螯合物的稳定性因素：螯环的大螯环的大小。小。环的数目环的数目螯合物：中心原子与多齿配体形成的螯合物：中心原子与多齿配体形成的环状配合物。环状配合物。螯合剂：多齿配体，每两个配位原子之螯合剂：多齿配体，每两个配位原子之间相隔两个或三个其它原子。间相隔两个或三个其它原子。CaONCH2ONCH2CCH2OCCH2OC CH2OOC CH2OO(CaY2-)H C SH +Hg2+CH2OHCH2 SH（二巯基丙醇）（二巯基丙醇）H C SCH2OHCH2 SHgH C S配合物的解毒作用配合物的解毒作用总结：总结：sp3等性杂化等性杂化正四面体正四面体外外1、28Ni(NH3)42+(n=2)中的中的Ni2+空轨空轨空间构型为空间构型为，属，属轨型配合物。轨型配合物。道杂化类型为道杂化类型为，已知某化合物的组成为已知某化合物的组成为CoCl35NH3 H2O,其水其水溶液呈弱酸性，加入强碱并加热至沸有氨放出，溶液呈弱酸性，加入强碱并加热至沸有氨放出，同时产生同时产生Co2O3沉淀；加入沉淀；加入AgNO3于另一份该于另一份该配合物溶液中，有配合物溶液中，有AgCl沉淀生成，过滤后再加沉淀生成，过滤后再加AgNO3时无变化，但加热至沸又产生时无变化，但加热至沸又产生AgCl沉淀，沉淀，沉淀量为沉淀量为第一沉淀量的第一沉淀量的1/2，该配合物的化学式，该配合物的化学式为：为：A、CoCl3(NH3)3(NH3)2 H2OB、Co(NH3)5 H2OCl3C、CoCl(NH3)5Cl2H2OD、CoCl2(NH3)4Cl NH3 H2O 26Fe3+Ar3d54s04p0 sp3n=5外轨型外轨型正四面体正四面体1.26FeCl4-(n=5),n=5判断杂化类型及空间构型判断杂化类型及空间构型25Mn2+Ar3d54s04p0 d2sp3 n=1内轨型内轨型正八面体正八面体n=52.25Mn(CN)64-(n=1)下列分子或离子能做螯合剂的是：下列分子或离子能做螯合剂的是：A、H2N_NH2B、CH3COO-C、HO_OHD、H2NCH2CH2NH2