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文档简介
配位化合物配位化合物的基本概念配位化合物的化学键理论配位化合物的稳定性配位化合物知识总结
配位化合物的基本概念
由中心原子(离子)和几个配体分子(离子)以配位键相结合而形成的复杂分子或离子,通常称为配位单元。凡是含有配位单元的化合物都称做配位化合物,简称配合物。1定义(Definition)一、配位化合物CoordinationCompoundsCuSO4+4NH3
==[Cu(NH3)4]SO4SiF4+2HF==H2[SiF6]Ni+4CO==[Ni(CO)4]配合物可看成是一类由简单化合物反应生成的复杂化合物:K2SO4+Al2(SO4)3+24H2O==2KAl(SO4)2·12H2O[Cu(NH3)4]2+,[SiF6]2-,Ni(CO)4都是配位单元,分别称作配阳、阴离子和配分子。[Co(NH3)6]Cl3,K3[Cr(CN)6],Ni(CO)4
都是配位化合物。关键在于是否含有配位单元。配位化合物知识总结2组成(Composition)
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。中心:又称为配合物的形成体,多为过渡金属离子。配体:经常是阴离子或分子。内界是配位单元,外界是简单离子。[Co(NH3)6]Cl3内界外界Co(NH3)63+中心
配体形成体—提供空轨道电子对接受体Lewis酸配位体—提供孤对电子电子对给予体Lewis碱K3[Cr(CN)6]内界外界内界又由中心和配体构成:(1)内界与外界配位化合物知识总结正离子(多)中性原子(少)Fe(CO)5金属元素(多)非金属元素(少)[SiF6]2-(2)形成体常见金属离子的配位数1价金属离子2价金属离子3价金属离子Cu+2,4Ca2+6Al3+4,6Ag+2Mg2+6Cr3+6Au+2,4Fe2+6Fe3+6Co2+4,6Co3+6Cu2+4,6Au3+4Zn2+4,6配位体(3)配体和配位原子配位化合物知识总结配位原子:配位体中与中心离子(或原子)直接以配位键结合的原子.●单齿配体:一个配体中只含一个配位原子.●多齿配体:一个配体中含有多个配位原子●二齿配体:例如,乙二胺(en)●六齿配体:乙二胺四乙酸根EDTA(Y4-)其中2个N,4个-OH中的O均可配位配位化合物知识总结●与中心离子(或原子)成键的配位原子的总数(4)配位数及电荷●配离子与形成体的电荷数注意:配体的个数与配位数不是同一个概念。中心的电荷高,半径大,易形成高配位数的配位单元;配体的电荷高,半径大,利于低配位数。配位化合物知识总结二配合物的命名(Nomenclature)
[Co(NH3)5H2O]Cl3
三氯化五氨·水合钴(III)1在配合物中
先阴离子,后阳离子,阴阳离子之间加“化”字或“酸”字,配阴离子看成是酸根。2在配位单元中
1°先配体后中心,配体与中心之间加“合”字。
2°配体前面用二、三、四…
表示该配体个数。
3°几种不同的配体之间加‘
·
’
隔开。
4°中心后面加(),内写罗马数字表示中心的价态。
Cu2[SiF6]六氟合硅(IV)酸亚铜命名原则按照中国化学会无机专业委员会制定规则命名配位化合物知识总结3配体的名称4配体的先后顺序
下述的每条规定均在其前一条的基础上:
1°先无机配体后有机配体。
PtCl2(Ph3P)2
二氯·二(三苯基膦)合铂(II)配位化合物知识总结2°先阴离子类配体,后阳离子类配体,最后分子类配体。
K[PtCl3(NH3)]三氯·氨合铂(II)酸钾
3°同类配体中,按配位原子的元素符号在英文字母表中的次序分出先后。
[Co(NH3)5H2O]Cl3
三氯化五氨·水合钴(III)4°配位原子相同,配体中原子个数少的在前。
[Pt(Py)(NH3)(NO2)(NH2OH)]Cl
氯化硝基·氨·羟氨·吡啶合铂(II)
5°配体中原子个数相同,则按和配位原子直接相连的配体中的其它原子的元素符号的英文字母表次序,如NH2-和NO2-
,NH2-
在前。(命名口诀:先无后有,先阴后中,先A后B,先少后多)配位化合物知识总结硫酸四氨合铜(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)配合物命名举例配位化合物知识总结命名下列配合物和配离子:(1)(NH4)3[SbCl6];(2)[Co(en)3]Cl3(3)[Cr(H2O)4Br2]Br·2H2OExample1六氯合锑(Ⅲ)酸铵三氯化三(乙二胺)合钴(Ⅲ)二水合溴化二溴·四水合铬(Ⅲ)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)配阳离子Solution:Example2[Cr(OH)(H2O)(C2O4)(en)];[Co(NH3)4(NO2)Cl]+配位化合物知识总结简单配合物:一个中心离子,每个配体均为单齿配体.如螯合物:一个中心离子与多齿配体成键形成环状结构的配合物。如[Cu(en)2]2+,[Co(en)3]3+,Ca(edta)2-三配合物的类型(Types)配位化合物知识总结多核配合物:一个配位原子同时与二个中心离子配位而成的配合物,如气相
AlCl3
等。多酸型配合物:
i)若一个含氧酸中的O2-被另一个含氧酸取代,则形成多酸型配合物;
ii)若二个含氧酸根相同,则形成同多酸配合物(配合物中的中心离子相同),如P2O72-
等。
iii)若含氧酸根不同,形成杂多酸配合物(配合物中的中心离子不同),如
[PO4(Mo3O10]3-等。配位化合物知识总结配合物分子或离子的空间构型与配位数的多少密切相关。四配合物的空间构型和异构现象1、配合物的空间构型八面体配位数空间构型四面体平面正方形直线形配位化合物知识总结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.规律:例三角形四方锥三角双锥配位数35空间构型TriangleTrigonalbipyramidTetragonalpyramid配位化合物知识总结电离异构水合异构键合异构配位异构几何异构光学异构A)结构(构造)异构B)立体异构2、异构现象配位化合物知识总结A)结构异构(构造异构)Structuralisomers
键联关系不同,是结构异构的特点。以前学习的有机物异构体,多属此类。1°电离异构Ionizationisomers
内外界之间是完全电离的。内外界之间交换成份得到的配合物,与原来的配合物互为电离异构。它们电离出的离子种类不同,如[CoBr(NH3)5]SO4
和[CoSO4(NH3)5]Br,前者可以使Ba2+沉淀,后者则使Ag+
沉淀。配位化合物知识总结Ionizationisomers电离异构[CoBr(NH3)5]SO4[CoSO4(NH3)5]Br配位化合物知识总结[Cr(H2O)6]Cl3[CrCl(H2O)5]Cl2·H2O[CrCl2(H2O)4]Cl·2H2O[CrCl3(H2O)3]·3H2O2°水合异构Hydrateisomers
H2O经常做为配体,也经常在外界。由于H2O分子在内外界不同造成的电离异构,称为水合异构。配位化合物知识总结NCS-,异硫氰酸根SCN-,硫氰酸根3°键合异构Linkageisomers
组成相同,但配位原子不同的配体,称两可配体,如-NO2-
和-ONO-
。[Co(NO2)(NH3)5]Cl2
和[Co(ONO)(NH3)5]Cl2
则互为键合异构。亚硝酸根硝基配位化合物知识总结4°配位异构Coordinationisomers
内界之间交换配体,得配位异构。如[Co(NH3)6][Cr(CN)6]和[Cr(NH3)6][Co(CN)6]。配位化合物知识总结B)空间异构(立体异构)Stereo-isomers键联关系相同,但配体相互位置不同,是空间异构的特点。1°几何异构(顺反异构)
Geometricalisomers
配位数为4的平面正方形结构正方形的配合物M2a2b,有顺反异构,Ma3b,不会有顺反异构。cis—二氯二氨合铂trans—二氯二氨合铂棕黄色,m>0淡黄色,m=0S=0.2523g/100gH2OS=0.0366g/100gH2O具抗癌活性(干扰DNA复制)不具抗癌活性配位化合物知识总结配为数为6的正八面体结构总之,配体数目越多,种类越多,异构现象越复杂。配位化合物知识总结2°旋光异构Opticalisomers
配体的相互位置关系不一致可形成几何异构,当相互位置的关系一致时,也可能不重合。比如人的两只手,各手指、手掌、手背的相互位置关系也一致,但不能重合且彼此互为镜像。互为镜像的两个几何体可能重合,但只要能重合则是一种。
若两者互为镜像但又不能重合,则互为旋光异构。旋光异构体的熔点相同,但光学性质不同。配位化合物知识总结互为旋光异构体的两种物质,使偏振光偏转的方向不同。按一系列的规定,定义为左旋、右旋。不同的旋光异构体在生物体内的作用不同。
配位化合物知识总结(c)and(d)光学异构配位化合物知识总结电离异构水合异构键合异构配位异构几何异构光学异构A)结构(构造)异构B)立体异构2、异构现象配位化合物知识总结配合物的化学键理论
价键理论晶体场理论配位化合物知识总结价键理论的要点: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M
L2.
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价键理论(ValenceBondTheory)
同一原子内,轨道的杂化和不同原子间轨道的重叠构成了共价键理论的核心论点之一。这里把s-p杂化轨道扩大到d轨道上,形成s-p-d杂化轨道。配位化合物知识总结磁矩:µ=[n(n+2)]1/2(B.M.)玻尔磁子顺磁性:被磁场吸引n>0,µ>0反磁性:被磁场排斥n=0,µ=0
电子自旋造成物质的永磁矩,配合物中成单电子数n和磁矩有如下关系:价键理论的实验依据--磁矩配位化合物知识总结
n012345µ/B.M.01.732.833.874.905.92实例:[Ti(H2O)6]3+Ti3+:3d1µ=1.73n=1K3[FeF6]Fe3+:3d5µ=5.89n=5K3[Fe(CN)6]Fe3+:
3d5
µ=2.30n=1也可根据,用未成对电子数目n估算磁矩µ。
若测得µ=5B.M.,可以推出n=4。测出磁矩,推算出单电子数n,对于分析配位化合物的成键情况有重要意义。配位化合物知识总结1.配位数为2的配合物[]NH3NH34dsp5p4d5s5p[BeX4]2-的空间构型为四面体。1s2s2p1s2s2pX-X-X-X-sp3杂化[BeX4]2-Be2+2.配位数为4的配合物配位化合物知识总结[Ni(CN)4]2-的空间构型为平面正方形,μ=0[NiCl4]2-的空间构型为四面体,μ=2.83B.M.3d4s4p[NiCl4]2-Cl-Cl-Cl-Cl-sp3杂化[Ni(CN)4]2-Ni2+3d4s4pdsp2杂化CN-CN-CN-CN-配位化合物知识总结
这类配合物绝大多数是八面体构型,形成体可能采取d2sp3或sp3d2杂化轨道成键。[Fe(CN)6]3-,μ=2.4B.M.:3.配位数为6的配合物Fe3+3d4s4p[Fe(CN)6]3-d2sp3杂化CN-CN-CN-CN-CN-CN-内轨配合物(innerorbitalcomplexes):配位原子的电负性较小,如CN-(以C配位),-NO2(以N配位),较易给出孤电子对,使(n-1)d轨道上的成单电子被强行配位,腾出内层能量较低的d轨道接受配位体的孤电子对,形成内轨配合物.配位化合物知识总结同一中心离子的内轨形配合物比外轨形配合物稳定。[FeF6]3-,μ=5.90B.M.
[FeF6]3-sp3d2杂化F-F-F-F-F-F-Fe3+3d4s4p4d···外轨配合物(outerorbitalcomplexes):配位原子的电负性很大,如卤素、氧等,不易给出孤电子对,使中心离子的结构不发生变化,仅用外层的空轨道ns,np,nd进行杂化生成能量相同,数目相等的杂化轨道与配体结合。配位化合物知识总结价键理论中的能量问题
内轨配合物稳定,说明其键能E内大,大于外轨的E外,那怎样解释有时要形成外轨配合物呢?其能量因素如何?
上面的例子中我们看到,形成内轨配合物时发生电子重排,使原来自旋平行的d电子进入成对状态,违反洪特规则,能量升高。形成一个电子对,能量升高一个p(成对能)。因此,有时形成内轨型配合物,能量要比形成外轨型的还高。其能量关系如图所示:配位化合物知识总结配合物中的反馈键
当配位体给出电子对与中心元素形成σ键时,如果中心元素的某些d
轨道(如dxy、dyz、dxz)有孤电子对,而配位体有空的p分子轨道(如CO中有空的p*轨道)或空的p或d
轨道,而两者的对称性又匹配时,则中心元素的孤对d
电子也可以反过来给予配位体形成所谓的“反馈
键”,它可用下式简示:1948年鲍林提出了“电中性原理”:在形成一个稳定的分子或配离子时,其电子结构是竭力设法使每个原子的净电荷基本上等于零(即在-1到+1)的范围内.[Ni(CO)4]中Ni—C键长为182pm,而共价半径之和为198pm,反馈键解释了配合物的稳定性.LMs反馈键配位化合物知识总结
能形成“反馈π键”的π接受配体还有:CN-,-NO2,NO,N3,R3P,R3As,C2H4等。dxz
π*2px配位化合物知识总结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)。对价键理论的评价:配位化合物知识总结晶体场理论要点: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;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。晶体场理论(Crystalfieldtheory)
价键理论能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,但它无法解释配合物的颜色(吸收光谱),不能定量或半定量说明配合物性质.晶体场理论是一种改进了的静电理论,它将配位体看作点电荷或偶极子,除考虑L与M间的静电引力外,着重考虑L电性对Md
轨道的影响.配位化合物知识总结
在八面体型的配合物中,6个配位体分别占据八面体的6个顶点,由此产生的静电场叫做八面体场。八面体场中d轨道与配体间的作用:1.八面体型的配合物配位化合物知识总结八面体场中d轨道能级分裂自由离子的能量在球形对称场中的能量在八面体场中的能量d
d
配位化合物知识总结2.四面体型的配合物
立方体中心为金属离子,每隔一个角顶放一个配体趋近于中心离子。由此产生的静电场叫做四面体场。四面体场中d轨道与配体间的作用:配位化合物知识总结
中心离子位于正方形中心,坐标轴沿正方形对角线伸展。四个配体分别位于坐标轴上。3正方形场dx2-y2dxydz2配位化合物知识总结晶体场的分裂能d轨道若处于非球形电场中,根据电场的对称性不同,各轨道能量升高的幅度可能不同,即原来的简并轨道将发生能量分裂。其中最高能级与最低能级的能量差为
,称为分裂能,八面体场中称为
o,四面体场中称为
t
,正方形场中称为
q
或
s
。
以球形场的简并的d轨道的能量为零点,讨论分裂后的d轨道的能量。电场对称性的改变不影响d轨道的总能量。因此分裂后,总的能量仍与球形场的总能量一致,仍为零。配位化合物知识总结配位化合物知识总结
四面体不象八面体场中d轨道与L迎头碰撞那样强,导致
t=4/9
o;代入前式,可得四面体场中:
E(t2g)=1.78DqE(eg)=-2.67Dq同理可算出正方形场中:E(dx2-y2)=12.28DqE(dxy)=2.28DqE(dz2)=-4.28DqE(dyz,dxz)=-5.14Dq
s=17.42Dq配位化合物知识总结能量=4.45DqE=-2.67DqE=1.78DqE=0DqE=-4DqE=6Dq=10DqE=12.28DqE=2.28DqE=-4..28DqE=-5.14Dq
s=17.42Dq四面体场八面体场正方形场不同晶体场中
的相对大小示意图d
d
d
d
配位化合物知识总结1°几何构型
s>
o>
t;
2°中心离子的电荷数
中心离子电荷数大→对配体的引力大→中心与配体距离近→则作用强→
大;
3°中心原子所在的周期数(d轨道主量子数n)
第四周期过渡元素的
小,五、六周期的
相对大些,即3d<4d<5d;影响分裂能大小的因素[Cr(H2O)6]3+
[Cr(H2O)6]2+[CrCl6]3-[MoCl6]3-
o
/cm-117600140001360019200配位化合物知识总结
一般规律是:配位原子卤素<氧<氮<碳,这个顺序称之为光化学序列(spectrochemicalseries)
,因为它影响
,而
的大小直接影响配合物的光谱。
[CoF6]3-
[Co(H2O)6]3+[Co(NH3)6]3+[Co(CN)6]3-
o
/cm-113000186002290034000
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-4°配体的影响(
递增次序)配位化合物知识总结
八面体Co(Ⅱ)配合物的磁矩为4.0μB,试推断其电子组态.Solutiond7Co(Ⅱ)配合物可能有两种组态:t2g5eg2(3个未成对电子,高自旋)和t2g6eg1
(1个未成对电子,低自旋),相应的自旋磁矩分别为3.87和1.73μB
。根据题目给出的信息,该配合物应为高自旋t2g5eg2组态。Example3配位化合物知识总结
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。晶体场稳定化能CFSE
(CrystalFieldStabilizationEnergy)1.晶体场稳定化能(CFSE)的定义CFSE(八面体)=(-0.4n
+0.6n
)
o2.CFSE的计算配位化合物知识总结
从上式可知:对八面体配合物,当
o一定时,n
相对于n
的数目越大,则进入d
低能轨道的电子数越多,CFSE越大,配合物越稳定。
必须指出,由于分裂能<<结合能,故CFSE比结合能小一个数量级,但配合物的稳定性仍与CFSE有关。CFSE(四面体)=(-0.6n
+0.4n
)
t同样可得:
弱场情况下,d0、d5、d10型离子的CFSE为零;除此以外,无论在弱场或强场中,稳定化能的顺序是:正方形>八面体>四面体。
晶体场理论的核心内容是配体的静电场与中心离子作用引起的d轨道分裂和d
电子进入低能轨道时所产生的稳定化能。配位化合物知识总结弱
场
强
场
电子对数
电子对数
dn
构型
m1
m2
CFSE
构型
m1
m2
CFSE
d1
d2
d3
d4
d5
d6
d7
d8
d9
d10
0
0
0
0
0
1
2
3
4
5
0
0
0
0
0
1
2
3
4
5
-4Dq
-8Dq
-12Dq
-6Dq
0Dq
-4Dq
-8Dq
-12Dq
-6Dq
0Dq
0
0
0
1
2
3
3
3
4
5
0
0
0
0
0
1
2
3
4
5
-4Dq
-8Dq
-12Dq
-6Dq+P
-20Dq+2P
-24Dq+2P
-18
Dq+P
-12Dq
-6Dq
0Dq
八面体场的CFSE配位化合物知识总结A)决定配合物的自旋状态
某过渡金属d4
组态,在八面体场中,d电子的排布如何?晶体场理论的应用究竟如何排列,取决于p和
的大小关系:若
>p,取甲种方式;若
<p取乙种方式。甲种:自旋成单电子的数目较低,称为低自旋方式。乙种:自旋成单电子的数目较高,称为高自旋方式。
对于d5、d6、d7型离子,也可作类似的分析。d12389型则不存在这种现象,在八面体场中只有一种组态。配位化合物知识总结八面体场中电子在t2g和eg轨道中的分布12321d1d2d3
d8
d9d4d5d6d745432101高自旋低自旋只有一种排列
o>p
o<p配位化合物知识总结例:配位化合物知识总结B)解释配合物离子的颜色所吸收光子的频率与分裂能大小有关。颜色的深浅与跃迁电子数目有关。
组态为d1-d9的配合物,一般有颜色,这类显色机理,基本都是由电子从分裂后的低能量d轨道向高能量d轨道跃迁造成的,称为d-d跃迁。配位化合物知识总结
配位化合物的稳定性配位化合物的稳定常数配合平衡的移动影响配位化合物稳定性的因素(Complexstability)配位化合物知识总结配位化合物的稳定常数一、配离子的离解平衡将氨水加到硝酸银溶液中,则有[Ag(NH3)2]+配离子生成,反应式为:
Ag++2NH3→[Ag(NH3)2]+此反应称为配合反应(也叫络合反应)。由于配离子是由中心离子和配位体以配价键结合起来的,因此,在水溶液中比较稳定。但也并不是完全不能离解成简单离子,实质上和弱电解质类似,也有微弱的离解现象。[Ag(NH3)2]+Ag++2NH3配位化合物知识总结配合物的稳定性,可以用生成配合物的平衡常数来表示,例如:Ag++2NH3[Ag(NH3)2]+K稳=1.6x107应用化学平衡原理,可得:
K值越大,表示形成配离子的倾向越大,此配合物越稳定。所以配离子的生成常数又称为稳定常数。[Ag(CN)2]-:
K稳=1.0x1021
,稳定性>[Ag(NH3)2]+。(一)配合物的稳定常数配位化合物知识总结例题:室温下,0.010mol的AgNO3(s)溶于1.0L0.030mol·L-1的NH3·H2O中(设体积不变),计算该溶液中游离的Ag+、NH3和[Ag(NH3)2]+
的浓度。解:
K稳[Ag(NH3)2]+
=1.6x107
很大,且c(NH3)大,预计生成[Ag(NH3)2]+
的反应完全,生成了0.010mol·L-1[Ag(NH3)2]+
。
0.01020.010
)L/(mol1xxx-+-
平衡浓度(aq))Ag(NH
(aq)2NH
(aq)Ag233+++7稳2101.6)2010.0(0.010×==+-KxxxNH3过量时,[Ag(NH3)2]+
的离解受抑制,可略而不计。1233Lmol010.0))(Ag(NH)NH(-+
==cc16Lmol103.6)Ag(--+
×=c672103.6
101.601000100-×=×=x.x.配位化合物知识总结
在用K稳比较配离子的稳定性时,配离子的类型必须相同才可比较,否则会出错。如CuY2-和Cu(en)22+的K稳分别为6.0x1018和4.0x1019,?
在表示配离子的稳定性时,还可以用K不稳来表示,如:Ag++2NH3[Ag(NH3)2]+K不稳值越大,配离子的离解倾向越大,越不稳定。前者稳定。因为其是1:1型配位。配位化合物知识总结
配合物在溶液中的生成与离解,与多元酸、碱相似,也是分级进行的,而且各级离解或生成常数也不一样。(二)逐级稳定常数
配合物的逐级稳定常数和总稳定常数间有下述关系:
K=k1·k2·k3…kn对[Cu(NH3)4]2+来说,其总稳定常数:K=k1·k2·k3·k4=1012.68
例如,[Cu(NH3)4]2+形成时,Cu2+与NH3逐步配合过程中的逐级稳定常数(30oC)分别为:配位化合物知识总结
k1、k2、k3、k4
称为逐级稳定常数。反应(1)最易进行,反应(2)中的NH3
受到第一个NH3
的斥力,同时也有空间位阻,故难些。(3)、(4)更难些。
一般认为,随着配体数目增多,配体之间的排斥作用加大,故其稳定性下降。这可从k1>k2>k3>k4
看出。
此外,配合平衡还有相应的累积稳定常数,与逐级稳定常数间关系如下:β1=k1,β2=k1·k2,βn=k1·k2·k3·…kn配位化合物知识总结影响配位化合物稳定性的因素内因:中心离子(原子)与配体的性质;外因:溶液的酸度、浓度、温度、压力等。一、酸碱的软硬分类在路易斯酸碱的基础上,进行酸碱的软硬分类。总之电子云的变形性小,谓之硬。
硬酸与不同配位原子形成配合物的稳定性有如下关系:F>>Cl>Br>I;O>>S>Se>Te;N>>P>As>Sb>Bi配位化合物知识总结软酸:体积大,半径大,电荷低,易变形,有易激发的d电子。如交界酸:变形性介于硬酸和软酸之间。如软酸与不同配位原子形成配合物的稳定性有如下关系:F<<Cl<Br<I;O<<S~Se~Te;N<<P>As>Sb>Bi软碱:容易给电子的配体。配位原子电负性小,易给出电子,易变形。如硬碱:给电子原子的电负性大,不易失去电子,不变形。交界碱:配位化合物知识总结软硬酸碱原则:同类酸碱相结合形成的物质稳定,软硬不同的酸碱不是不能结合,但不稳定。软亲软、硬亲硬,解释问题方便,尤其是解释元素在自然界的存在状态。这种原则不能定量,例外也很多。
一种元素的分类不是固定的,它随电荷的不同而改变。如Fe3+
和Sn4+
为硬酸,Fe2+和Sn2+则为交界酸。因此,要确定酸碱的软硬性质,必须明确它们的具体状态。二、中心和配体的性质对配合物稳定性的影响A)中心离子(原子)的影响
a.类(2e-或8e-)外层阳离子此类阳离子的价层结构,除Li+、Be2+、B3+为1s2外,其余都是ns2np6组态,属于硬酸,与F-、OH-、O2-等硬碱易配位,结合力主要为静电引力。其离子势
=z/r
越大,生成的配合物越稳定,K稳越大。配位化合物知识总结b.类(18e-或18+2e-)阳离子此类阳离子属于软酸和接近交界酸,与软碱易配位生成稳定的共价配合物(软亲软:配合物中M-L之间键的共价性愈显著,配合物愈稳定),稳定性大于(a)类。(a)和(b)类阳离子只能用外层轨道杂化,生成外轨型配合物。c.类(9→17e-)阳离子:此类阳离子是d1→d9型的过渡金属离子,应该属于交界酸。但是随d电子数的多少不同,有少数属于硬酸或软酸。如Cr3+(d3)
、Mn2+、Fe3+(d5硬酸)、Pd2+、Pt2+(d8软酸)。
电荷高,d电子数少的离子(Ti4+d
0)与(a)类(8e-)的硬酸性质接近;反之,与(b)类(18e-)的软酸性质接近。d
5型阳离子处于半充满稳定态,变形性较小,性质与(a)类接近。d0、d5与d10型离子的八面体配合物不稳定,而d3、d8或d4、d9型离子的配合物稳定。配位化合物知识总结B)配位体的影响
配合物的中心离子与配体间形成配位键的强度从配体角度考虑受下列因素影响。(1)配位原子的电负性
对2e-或8e-外层阳离子,配位原子的电负性越大,配合物越稳定。稳定性顺序:F>>Cl>Br>I;O>>S>Se>Te;N>>P>As>Sb
对18e-及18+2e-型阳离子,配位原子的电负性越小,配合物越稳定。稳定性顺序:F<<Cl<Br<I;O<<S~Se~Te;N<<P总之C,S,P>N>O>F(2)配位体的碱性
当配位原子相同时,配体的碱性越强,说明对H+和Mn+离子的结合力越强,配合物的K稳也越大,配合物越稳定。配位化合物知识总结(3)螯合效应
对同种配位原子,形成鳌合物时,由于形成鳌环,比单价配体形成的配合物稳定。这种由于鳌环的形成而使鳌合物具有特殊稳定性的作用,叫鳌合效应。鳌合物中形成环的数目越多,稳定性越高。?鳌环的大小也影响稳定性,多数情况下,五、六元环最稳定。因为五元环的空间张力最小→五元环配合物更稳定。
因为环多→配位原子多→脱开几率小→配合物更稳定。配位化合物知识总结(4)空间位阻和邻位效应
鳌合剂配位原子附近存在体积较大的基团时,会阻碍和金属离子的配位,降低配合物稳定性的现象,叫空间位阻,简称位阻。位阻出现在配位原子的邻位时特别显著,称为邻位效应。配位化合物知识总结配合平衡的移动
金属离子Mn+和配位体L-生成配离子MLx(n-x)+,在水溶液中存在如下平衡:
根据平衡移动原理,改变Mn+或L-的浓度,会使上述平衡发生移动。若在上述溶液中加入某种试剂使Mn+生成难溶化合物,或者改变Mn+的氧化状态,都会使平衡向左移动。若改变溶液的酸度使L-生成难离解的弱酸,也可使平衡向左移动。
配合平衡同样是一种相对的平衡状态,它同溶液的PH值、沉淀反应、氧化还原反应等都有密切的关系。Mn++xL-
MLx(n-x)+配位化合物知识总结(一)与酸度的关系1)酸效应
根据酸碱质子理论,所有的配位体都可以看作是一种碱。因此,在增加溶液中的H+浓度时,由于配位体同H+结合成弱酸面使配合平衡向右移动,配离子平衡遭到破坏,这种现象称为酸效应,例如:[Ag(NH3)2]+Ag++2NH32H+2NH4+
配位体的碱性愈强,溶液的PH值愈小,配离子愈易被破坏。2)水解效应
金属离子在水中,都会有不同程度的水解作用。溶液的PH值愈大,愈有利于水解的进行。例如配CuCl42-离子,水溶液中存在如下解离平衡:配位化合物知识总结CuCl42-Cu2++4Cl-
(1)
如果溶液的酸度降低,PH增大时,Cu2+能发生如下的水解反应:Cu2++H2OCu(OH)++H+
(2)Cu(OH)++H2OCu(OH)2+H+
(3)
随着水解的进行,Cu2+降低,配合平衡右移。如将(1)(2)(3)式相加,则可得CuCl42-配离子的水解平衡:CuCl42-+2H2OCu(OH)2
+2H++4Cl-
如CuCl42-
的K稳=1.59x105;Cu(OH)2的Ksp=2.2x10-20;Kw=10-14;则K=2.86x10-14配位化合物知识总结x=5.75x10-3mol/dm3
可见CuCl42-不易水解。如0.10mol/dm3CuCl42-在PH=4时只有少数CuCl42-发生水解。设xmol/dm3CuCl42-水解,则
若CuCl42-完全解离时,[CuCl42-]=10-5mol/dm3,此时[Cl-]=0.4mol/dm3
,通过计算可知此时的PH=8.5。
因此,在碱性介质中,由于Cu2+水解成难溶的Cu(OH)2沉淀而使平衡向右移动,因而CuCl42-遭到破坏,这种现象称为金属离子的水解效应。
综上所述,酸度对配合平衡的影响是多方面的,但通常以酸效应为主。同一酸度下的变化情况,与配体的碱性、金属氢氧化物的溶度积和配离子的稳定性有关。配位化合物知识总结(二)对沉淀反应的影响例如AgCl(s)+2NH3Ag(NH3)2++Cl-
具体分析AgCl在氨水中的溶
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