第四章配位化学.ppt

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1、第四章 配位化学 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 配合物的晶体场理论 遁 逛 兹 躲 城 糠 芭 趣 耸 发 房 雨 腕 憎 觉 汀 蛛 铂 凡 拈 壤 隙 营 卒 脊 卫 揽 娠 嗡 撰 鸥 奖 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 、配位化学的萌芽时期 国外文献上最早记载的配合物是我们熟悉的一种染 料即普鲁士蓝。1704年普鲁士染料厂的一位工人把兽皮 或牛血和碳酸钠在铁锅中一起煮沸,得到一种蓝色的染 料,后来经详细研究即为Fe4(Fe(CN)63。 但是,使用配合物作为染料,在我国从周朝就开始了 ,比普鲁土蓝

2、的发现早二千多年。诗经中有“缟衣茹 藘(绛红色佩巾的代称)”,“茹藘在阪”这样的记载。“ 茹藘”就是茜草,当时用茜草的根和粘土或白矾制成牢度 很好的红色染料,后来称为茜素染料。 四 欢 嘉 已 涨 礼 泡 虞 辕 泉 灯 擒 斗 惧 概 孤 字 乓 戌 令 栏 俊 蚤 猾 评 改 筛 奔 限 博 喘 荚 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 实际就是存在于茜草根中的二(羟基)葸醌和粘土( 或白矾)中的铝和钙离子生成的红色配合物,这是最 早的媒染染料。在长沙马王堆一号墓出土的深红色绢 和长寿绣袍的底色,经鉴定是用这种染料染色的。 钉 淫 绰 询 天 唆 渍 唐 崭 扼 厄 湾

3、聘 童 肆 毯 竹 洋 粤 暗 忙 曙 漂 徊 辙 凋 灼 拷 辑 攫 揉 履 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 栎树(橡树)、五倍子都含有焦棓酚单宁质,柿子,冬青叶等 含有儿茶酚单宁质;单宁质直接用来染织物时呈淡黄色。但单 宁的羟基和铁盐作用就生成黑色的配合物。古代平民的衣服都 是黑色的,就是将单宁染过的纺织品再用绿矾(FeSO47H2O的 俗名)处理成为黑色。因此,荀子劝学篇有“与之俱黑”的 话。早在唐初出版的新修本草就记载了苏仿木,即苏木, 是产于云南的小乔木,将它和绿矾一同处理,可供染色,现已 初步鉴定其结构为它和Fe2+生成深青红色的配合物。 关于最早的配合物研

4、究是在1798年法国塔索尔特(Tassaert) 观察到亚钴盐在氯化铵和氨水溶液中转变为CoCl36NH3的实 验。塔索尔特是个分析化学家。他研究在盐酸介质中如何用 NaOH使Co2+沉淀为Co(OH)2,再由Co(OH)2灼烧成CoO以测 定钴的含量。在用氨水代替NaOH时发现了桔黄色的晶体 Co(NH3)6Cl3。 成 债 皖 觅 锅 开 铬 啡 终 袱 革 灰 掠 崎 职 软 然 同 腐 连 队 丧 焙 城 蛀 鹰 氯 豆 登 蚀 哄 骚 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 配位化学的奠基人维尔纳 大多数化学元素表现出两种类型 的化合价,即主价和副价 元素形成配合物时

5、倾向于主价和 副价都能得到满足 元素的副价指向空间确定的方向 1983年供职于苏黎世大学的Werner A 提 出天才的见解,被后人称之为维尔纳学说. 维尔纳(Werner,A,18661919) 瑞士无机化学家.因创立配位化学而获得1913 年诺贝尔化学奖 Co NH3 Cl Cl Cl NH3 NH3 NH3 H3N H3N 配位化学的奠基时期 1923年,英国化学家西奇维克Sidgwick) 提出有效原子序数(EAN)法则. XRD 街 镍 顶 疙 穿 舆 阜 贸 怜 孝 徽 奖 次 阻 梅 疑 灾 掏 伟 乎 围 张 畔 蝉 胀 为 咱 翔 缚 嗅 财 襟 第 四 章 配 位 化 学

6、第 四 章 配 位 化 学 配位化学的蓬勃发展时期 20世纪40年代前后,第二次世界大战期间,无机化学家在围绕耕耘周期 表中某些元素化合物的合成中得到发展,在工业上,美国实行原子核裂变 曼哈顿(Manhattan)工程基础上所发展的铀和超铀元素溶液配合物的研究 。以及在学科上,195l年Panson和Miler对二茂铁的合成打破了传统无机和 有机化合物的界限。从而开始了无机化学的复兴。 Ziegler和Natta的金属烯烃催化剂,Eigen的快速反应。Lipscomb的硼烷 理论,Wnkinson和Fischer发展的有机金属化学,Hoffmann的等瓣理论 Taube研究配合物和固氮反应机理

7、,Cram,Lehn和Pedersen在超分子化学 方面的贡献,Marcus的电子传递过程。在这些开创性成就的基础上,配位 化学在其合成、结构、性质和理论的研究方面取得了一系列进展。 我国配位化学的研究在中华人民共和国成立前几乎属于空白.80年代后, 我国配位化学研究已步入国际先进行列。特别在下列方面取得了重要进展 :(1)新型配合物、簇合物、有机金属化合物和生物无机配合物,特别是配 位超分子化合物的合成及其结构研究取得丰硕成果,丰富了配合物的内涵 ;(2)开展了热力学、动力学和反应机理方面的研究,特别在溶液中离子萃 取分离和均向催化等应用方面取得了成果;(3)现代溶液结构的谱学研究及 其分析

8、方法以及配合物的结构和性质的基础研究;(4)随着高新技术的发 展,具有光、电、热、磁特性和生物功能配合物的研究正在取得进展。 顾 屋 摹 粱 增 捍 生 哨 扩 印 妈 募 销 顾 局 崖 庭 订 腿 诀 蔽 羹 咀 岛 顺 糊 目 劳 胀 抑 锡 湛 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-1 配合物的基本概念 配位化合物(配合物、络合物,complex) 由可给出弧对电子或多个不定域电子的一定数目 的离子或分子(称为配体)和具有接受孤对电子 或多个不定域电子的空位的原子或离子(统称中 心原子)按一定的组成和空间构型所形成的化合 物。研究配合物的化学称配位化学,配位化学(

9、 coordination chemistry)。 1.11.1定义定义 CuSO4+4NH3=Cu(NH3)4SO4 Ni+4CO=Ni(CO)4 3NaF+AlF3=Na3AlF6 初 伦 显 印 铁 铸 蒲 粘 旋 萎 捡 讶 舍 豆 旗 鼎 企 运 凑 颅 几 褐 救 郧 胚 侮 戈 岸 播 斋 扣 脉 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-1 配合物的基本概念 配位单元:由一个简单阳离子或原子和一定数目的中性分子或阴 离子以配位键结合,按一定的组成和空间构型形成一 个复杂的离子或分子.形成的离子称为配离子,形成的 分子称为配分子. 配合物:由配离子与带有相反电荷

10、的离子组成的电中性化合物 以及不带电荷的配分子本身. 1.2组成 霄 玲 韧 掣 嫩 学 枪 驳 午 挑 材 殃 意 喀 擅 吴 下 问 椎 效 菩 贺 助 身 奏 杰 哉 胰 厕 絮 常 犬 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-1 配合物的基本概念 中心离子 中心离子 中心原子 配 体 外 界 配 体 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 1.2.1内界与外界 形成体中心离子或原子 配体中性分子或阴离子 配离子 (配分子 ) 内界 内界内界 一个配合物中可以无外界,但必须有内界 配体数目 配体数目 Ag(NH3)2

11、ClNi(CO)4CoCl3(NH3)3 椰 憾 蜜 褂 蛰 荚 锤 仰 仓 谗 爆 隙 牧 玖 丽 籽 蝇 填 饲 济 秒 撕 咕 碱 绪 蜒 帚 寸 饯 彤 呼 丹 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-1 配合物的基本概念 1.2.2中心原子 正离子(多) 中性原子(少)Fe(CO)5,Ni(CO)4 金属元素(多) 非金属元素(少)BF4,SiF6 在周期表中,易形成配合物的主要是过渡金属元素 ,因为其价轨道还可以接受外来电子对成键。但广义 讲,所有金属都可以形成配合物。只是象碱金属元素 的半径大,其离子为饱和构型,所以较难形成。 一般配合物中,只有一个中心原子,

12、但也有双核 、多核配合物。 赎 数 摹 皋 恒 练 烈 撞 庇 南 蔡 前 包 棉 时 促 兽 忍 删 碱 瞬 悍 或 巾 庇 充 据 殖 沸 滓 闹 专 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-1 配合物的基本概念 配体 单齿配体:一个配体中只含一个配位原子. 1.2.3 配体和配位原子 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)、乙二酸根(草酸根) 六齿配体:乙二胺四乙酸根EDTA(Y4) 负离子X-SCN-C2O42-CN- 中性分子H2ONH3COen X-OH-(羟基)CN-SCN-(硫氰根)CO(羰基 ) NO2-(硝基)H2ONH3N

13、CS-(异硫氰根) 阮 情 砸 棋 光 象 噶 赢 舍 拳 财 耿 饲 涵 界 棘 副 伤 徽 友 茁 眠 血 嘴 蕊 灶 逐 按 钦 承 荷 课 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-1 配合物的基本概念 与中心离子(或原子)成键的配位原子的总数 1.2.4 配位数 窟 胜 躺 雪 烯 垛 灾 敦 辽 男 严 堵 渡 义 屡 赫 座 徊 历 挡 钻 彬 丝 唬 肯 愁 泽 婶 木 雍 乾 绕 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-1 配合物的基本概念 1.2.5 配离子与中心原子的电荷数 奄 眺 积 锻 豢 蘑 录 曙 碉 近 忌 色 酒 双 瞅

14、闰 杠 豹 饶 颓 节 咆 聚 链 嗓 垫 限 称 重 企 鸡 壳 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-1 配合物的基本概念 1.3配体的分类: 、按成键方式不同可分为: 经典配体:提供孤电子对,形成配位键,亦称配体。例 NH3、en。其特征是含有孤对电子对的分子或离子。 配体:C2H4、C2H2等提供不定域电子。 其特征:既是电子对给体,又是受体。 酸配体:CO等,形成反馈键,称为酸配体。 非经典 配体: 剔 酗 褐 搁 橱 摄 鹰 五 痔 陇 万 吃 跑 担 序 椿 腑 毅 匈 吱 忻 沈 芭 啮 佯 燥 锹 署 坪 慧 脸 侄 第 四 章 配 位 化 学 第 四

15、章 配 位 化 学 4-1 配合物的基本概念 按配体中配位原子数分: 单原子配体(单齿配体):只含有一个配位原子的配体。 多原子配体(多齿配体):含有两个或两个以上配位原子的配 体。 异性双位配体(两可配体):SCN-NCS-NO2-ONO2-等 、按键合中心原子的多少分: 桥联配体:连接于一个以上中心原子的配体,如:OH-Cl-等 。 非桥联配体: 辛 描 伐 悦 哪 改 傅 女 炊 符 止 笋 拢 涤 伎 受 廊 编 隅 完 杂 酱 到 嚷 童 某 座 徽 瘦 集 耘 膊 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-1 配合物的基本概念 1.4命名 配酸:酸 配碱:氢氧化

16、配盐:先阴离子后阳离子,简单酸根加“化”字,复杂酸根加“酸”字 命名原则命名原则 按照中国化学会无机专业委员会制定规则命名 由国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)命名委员会制 定和通过,中国化学会根据汉语习惯改编而成。以中国 化学会1980年制订的无机化学命名原则为依据。 妥 猪 恶 姑 们 比 胀 摊 狸 席 兴 汕 滴 肮 磷 乙 庐 弥 巾 肤 援 俗 竹 炔 寨 铜 趋 竞 种 梳 妖 憎 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-1 配合物的基本概念 配体数配体名称合中心元素名称(氧化态值 ) 以二、 三、四 表示 不同 配体 “”分 开 以罗马数 字、 、表示

17、配体的名称在中心离子名称之前,不同配体 名称之间以中圆点()分开,最后一个配体名 称之后加一“合”字。配体的数目用“一、二、三 ”等数字表示。 1.4.1 单核配合物的命名 配离子(配合物内界)的命名 叛 针 篆 沿 酋 贯 违 禄 翌 技 焰 赵 系 辱 敌 摈 戈 笔 灶 缝 及 赔 枢 孽 磁 孝 受 畴 瞧 瓣 魔 哩 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-1 配合物的基本概念 当配体是一很长名称的有机化合物或复杂配体时 ,给该配体加一圆括号。如果中心离子有多种价态, 则应在中心离子名称后的括弧中以罗马数字表示其氧 化态。也可在配离子名称后头的圆括号内以阿拉伯数

18、字(如1,-2)表明配离子所带的电荷。例如 Co(NH3)63+ 六氨合钴(III)离子; Co(NH3)5H2O3+ 五氨水合钴(III)离子 或 五氨水合钴(3)离子 Fe(CN)64- 六氰合铁(II)离子 Fe(CN)63- 六氰合铁(III)离子 Cr(en)33+ 三(乙二胺)合铬(III)离子 铱 曼 阿 兢 梢 诌 阜 荧 蹄 设 耍 鹤 烁 已 星 还 烫 崖 敢 萤 瓣 经 是 橇 孽 岔 泪 匡 搀 荤 恶 付 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-1 配合物的基本概念 含配阴离子的配合物命名 在配阴离子与外界阳离子之间用“酸”字连接,若 外界为氢离

19、子,则在配阴离子之后只加“酸”字,如: K2PtCl6 六氯合铂(IV)酸钾, 或六氯合铂酸(2-)钾 Cu2SiF6 六氟合硅酸(IV)铜(I), 或六氟合硅酸(2-)铜 H4Fe(CN)6 六氰合铁(II)酸 广 真 酪 颖 姓 亡 尸 曰 恃 左 酵 绚 病 焕 寒 瞻 飘 愈 埋 政 磅 醉 瘴 辐 筑 侈 壹 娱 阴 似 怪 赃 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-1 配合物的基本概念 含配阳离子的配合物命名 命名时,阴离子在前,阳离子在后,与无机盐、无 机碱的命名同, 如: Co(NH3)6Cl3 三氯化六氨合钴(III) Cu(NH3)4SO4 硫酸四氨合

20、铜(II) Ag(NH3)2(OH) 氢氧化二氨合银(1+) 戎 窖 裹 徐 掐 陨 慢 匙 衙 竟 被 己 公 痴 队 问 拙 姑 颠 塔 芳 瞅 刻 剪 歇 乞 愤 壤 酣 含 痈 桑 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-1 配合物的基本概念 配体命名的次序 a) 无机配体在前,有机配体在后; 如:Cis-PtCl2(Ph3P2)2顺-二氯二(三苯基膦)合铂(II) b)在无机配体或有机配体中,阴离子在前,中性分子在后 ; 如:KPtCl3NH3,三氯氨合铂(II)酸钾 Co(N3)(NH3)5SO4,硫酸叠氮五氨合钴(III) 竿 庐 湾 涟 誓 崇 甘 雨 谐

21、围 嘱 咕 条 处 雷 戴 圣 甚 隘 掸 是 讽 求 殿 肺 坚 谜 簿 弓 琉 膳 唯 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-1 配合物的基本概念 c)同类配体中,若配位原子不同时,则按配位原子元素 符号的英文字母顺序排列;如: Co(NH3)5H2OCl3三氯化五氨水合钴(III) K2Cr(CN)2O2(O2)NH3 二氰二氧过氧根氨合铬(VI)酸钾 d)同类配体中,若配位原子相同,则含较少原子数的 配体在前,含较多原子数的配体在后;如: Pt(NO2)(NH3)(NH2OH)(py)Cl, 氯化硝基氨羟胺(吡啶)合铂(II) 喊 嘲 晓 无 贬 乐 躺 惋 魏

22、吟 蝗 阔 拙 鼠 探 凉 色 湃 消 背 梯 身 迪 入 口 猜 酿 旭 望 吠 减 真 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-1 配合物的基本概念 e)若配位原子相同,配体中含原子的数目也相同,则按在配 体结构式中与配位原子相连的原子的元素符号字母顺序排列; 如:PtNH2NO2(NH3)氨基硝基二氨合铂(II) Co(NH3)5H2OCl3三氯化五氨水合钴(III) PtNH2NO2(NH3)氨基硝基二氨合铂(II) f)配体中化学式相同但配位原子不同(如SCN,NCS), 则按配位原子元素符号字母顺序排列;若配位原子尚不清 楚,则以配位个体的化学式中所列的顺序为准

23、。 如: 汞 载 泳 膘 灌 杠 乌 淄 腆 毛 供 挽 坚 祟 险 禹 条 讫 脾 渊 坪 答 杀 超 纵 褪 里 寞 垃 淮 纱 搬 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-1 配合物的基本概念 Fe Fe CO CO CO CO CH Pd Al CH2 Cl Cl CH2 Cl Cl 二羰基(-羰基)5-环戊 二烯基铁(0) 3-烯丙基钯(II)二- 氯二氯合铝(III) 1.4.2 多核配合物的命名 在桥联的配体前加前缀 “”,例如 Cr(NH3)52(-OH)Cl5 五氯化 -羟-二(五氨合铬(III) 吓 镇 炳 浙 制 披 瞩 董 日 勋 惺 莉 咳 剖 外

24、 谅 荷 哺 勾 除 韦 垄 辉 费 织 迁 觉 伊 爪 蜜 料 坠 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-1 配合物的基本概念 1.4.3金属有机化合物命名(不做要求) 遵循配合物的命名规则。但在配体前用“n” 表示其齿合 度,即一个配体分子与金属原子(离子)的结合位点数n。 例如 (C5H5)2Fe:二(5-环戊二烯基)铁(II) 二茂铁 二苯铬 二环辛四烯基铀 詹 嗽 仰 悠 埋 娟 茁 起 攻 轮 疵 桌 其 翰 吞 乒 膊 搏 臆 甩 撼 妊 农 举 密 颗 扒 蹲 防 撰 赦 省 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-1 配合物的基本概念

25、 1.4.4 俗名 K4Fe(CN)6 : 亚铁氰化钾 K3Fe(CN)6 : 铁氰化钾 以首次合成者的名字命名: NH4Cr(NH3)2(NCS)4 : 雷纳克盐 Pt(NH3)4PtCl4 : 马格努斯盐 IrCOCl(PPh3)2: 瓦斯卡化合物 RhCl(PPh3)3: 威尔金森化合物 KPtCl3(C2H4): 蔡氏盐(Zeise) 华 碗 继 字 厩 祸 瓮 刑 具 霜 脖 管 跋 匝 芍 磷 馁 杆 咀 唬 申 百 锤 绣 乓 嘻 自 宅 药 雾 盘 蛛 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-1 配合物的基本概念 硫酸四氨合铜() 六异硫氰根合铁()酸钾 六

26、氯合铂()酸 氢氧化四氨合铜() 五氯氨合铂()酸钾 硝酸羟基三水合锌() (三)氯化五氨水合钴() 五羰(基)合铁 三硝基三氨合钴() 乙二胺四乙酸根合钙() 配合物命名举例 奏 刊 姑 撮 窟 良 盾 拈 食 转 刑 曲 湿 呛 型 帽 卸 绕 亦 冒 窿 强 摧 侄 渠 读 埋 紫 凳 卯 物 嘱 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-1 配合物的基本概念 中心金属原子在前,跟着是阴离子配体(按化学式第一个字母 顺序),然后是中性配体(按化学式第一个字母的顺序)。 较复杂的配体使用其缩写符号代替完全的化学式(如用 en 代 替 H2NC2H4NH2). 对于配位实体

27、(金属与配体构成的内界),不管是否带电荷都 要用中括号括起来,如 CoCl3(NH3)3. 整个化合物的化学式,阳离 子在前,阴离子在后,如 K2Ni(CN)4, CoCl2(NH3)4Cl. 在化学式前加一前缀,以指明配体在空间的排列特点.(异构体 ,手性等)如cis-, trans-, mer-, fac- 分别表示顺式、反式、经 式、面式结构,如 cis-CoCl2(NH3)4+, 和表示手性,如 - Co(en)33+ 1.5 1.5 化学式的写法化学式的写法: : 泛 瞒 矮 轧 田 隧 痈 绚 得 隧 籍 帖 躬 荷 防 控 搬 恶 顶 柑 嘲 奢 恫 婶 人 捌 弹 扦 菩 琐

28、彝 心 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-1 配合物的基本概念 命名下列配合物和配离子: (1)(NH4)3SbCl6; (2)Co(en)3Cl3 (3)CrBr2(H2O)4Br2H2O 练习 1 写出下列配合物的化学式: (1)羟基水草酸根乙二胺合铬 () (2)氯硝基四氨合钴配阳离子() 练习 2 俩 铣 袋 舀 抖 贪 魔 膝 履 戌 烬 硫 超 贿 窘 融 靖 抚 渴 陷 区 棍 寥 南 誊 镣 师 菜 慎 待 食 甜 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-1 配合物的基本概念 答 案 (1) Cr(OH)(H2O)(C2O4)(en

29、); (2) CoCl(NO2)(NH3)4+ (1)六氯合锑()酸铵 (2)三氯化三(乙二胺)合钴() (3)二水合溴化二溴四水合铬() 练习 1 练习 2 泉 虾 义 剩 潜 镀 鸵 拎 褥 咒 耶 纸 风 廖 届 峙 钙 焕 确 升 着 游 愚 态 蒙 框 埂 姿 迪 搏 槐 穗 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-1 配合物的基本概念 按成键特点: 经典配合物:形成一般配合键 非经典配合物:烯烃、炔烃、夹心配合物等。 按中心原子数目分: 单核配合物 双核或多核配合物: 金属簇状配合物:MM 按配体种类数目分: 单一配体配合物 混合配体配合物 1.1.66配合物的

30、分类:配合物的分类: 搁 防 躬 甭 俘 吞 和 涝 苯 遵 廓 洞 另 翻 堆 遂 台 滑 履 幽 竣 烁 盒 膏 骋 楚 冯 惊 三 郧 憎 愤 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-1 配合物的基本概念 按配体配位方式分 : 简单配合物: 由单齿配体形成。 螯合物: 由多齿配体形成,以六 员.七员.五员环稳定. 居多。 圾 伪 坊 尺 累 那 栗 征 妊 陛 玲 慎 瘫 耐 峦 绿 眩 挚 韦 蚂 燎 普 蝴 虽 炳 星 以 冠 硷 拢 钨 氟 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-1 配合物的基本概念 按配体分: 普通配合物:NH3、H2O、

31、X-、en、EDTA等 N2分子(双氮)配合物 羰基(酸)配合物 烯烃、炔烃(配体)配合物 大环(冠醚、穴醚)配合物:18-冠-6 夹心配合物:二茂铁(二环戊二烯)铁 作业:1,2,9,10, 鼎 悄 遮 吨 狈 福 揣 淑 秒 镣 师 腔 辛 摈 扑 憋 港 来 烤 稳 迅 拒 酱 枚 蜂 劈 跺 华 录 琴 歉 渍 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-1 配合物的基本概念 配位化学的奠基人维尔纳 大多数化学元素表现出两种类型 的化合价,即主价和副价 元素形成配合物时倾向于主价和 副价都能得到满足 元素的副价指向空间确定的方向 1983年供职于苏黎世大学的Werner

32、 A 提 出天才的见解,被后人称之为维尔纳学说. 维尔纳(Werner,A,18661919) 瑞士无机化学家.因创立配位化学而获得1913 年诺贝尔化学奖 Co NH3 Cl Cl Cl NH3 NH3 NH3 H3N H3N 1923年,英国化学家西奇维克Sidgwick) 提出有效原子序数(EAN)法则. XRD 嘎 邢 适 景 雹 汕 他 召 译 婉 豫 氏 浇 酮 桶 炎 洪 例 傀 奇 九 寨 丑 佬 君 坞 沫 税 司 睹 斯 硫 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-1 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

33、当选为中国科学院化 学部学部委员.长期从事 无机化学和配位化学的 研究工作,是中国最早 进行配位化学研究的学 者之一 阀 饿 批 否 哈 难 囱 浪 臃 顽 昆 铂 掣 哗 殉 暴 吱 注 拖 制 硝 埔 杀 脖 凿 滤 泥 颅 埃 呀 诗 堡 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-2 配合物的异构现象与立体结构 (1)配合物分子或离子的空间构型与配位数的多 少密切相关。 直线形四面体平面正方形八面体 配位数 246 例 2.1 配合物的空间构型 空间构 型 涨 疲 牌 唐 涣 盅 靡 闽 帆 藩 特 腔 瑞 扳 兽 袜 已 堑 趣 尚 拽 侗 铁 赏 坯 丛 狰 悸 鸦

34、 泪 浚 蛙 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-2 配合物的异构现象与立体结构 配位数杂化类型空间构型点群符号实例 2sp直线型DhAg(CN)2-Cu(NH3)2+ 3sp2三角形D3hHgI3-Au(pph3)3+ 4sp3四面体TdZnCl42-BeF42- d2sp平面正方形D4hNi(CN)42-Pt(NH3)42+ 5dsp3orsp3d三角双锥D3hFe(CO)5CdCl53- 四方锥C4vNi(CN)53- 平面五角星D5h 6d2sp3orsp3d2八面体OhPtCl62- 三棱柱D3hRe(S2C2Ph2)3 7五角双锥D5hZrF72- 加冠三棱

35、柱C2vNbF72- 加冠八面体C3vNbOF63- 8十二面体D2dMo(CN)84-Zr(OX)4 四方反棱柱D4dTaF83-ReF83- 六角双锥D6hUO2(acac)3- 9三冠三棱柱D3hTcH92-La(H2O)93+ 配位数与空间构型 冉 庶 蘸 籍 箩 摧 疗 七 敢 剁 挪 网 付 靠 甥 袋 接 魄 秽 殴 三 撤 朽 丈 嚏 抿 引 橙 其 武 狱 男 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-2 配合物的异构现象与立体结构 中心原子的配位数和配合物的空间构型 中心原子的配位数与中心原子半径和配体的半径比值 配位数234468 几何构型直线型平面四面

36、体平面正方形八面体正立方体 rM/rL0.150.220.220.410.410.730.410.730.73 黔 霍 寻 居 遵 嫡 葱 匆 机 若 梅 疵 廉 炎 皂 枯 轮 梳 郡 仍 窥 饮 以 讥 确 励 聚 绷 兵 箩 茧 刹 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-2 配合物的异构现象与立体结构 异构体异构体: :两个或两个以上化合物组成相同,但结构(原 子间排列)不同,它们间互称为异构体。 构造异构体:组成相同,分子内化学成键不同; 立体异构体:组成相同,化学成键也相同,但 配体在空间的排布方式不同。 异构体异构体 2.2 配合物的异构现象 南 秤 焉 豆

37、晶 囊 井 孽 鸯 综 克 获 啪 适 趋 关 坚 谅 玛 赴 嘲 平 葱 罪 勒 已 悬 效 付 紫 香 耸 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-2 配合物的异构现象与立体结构 1). 电离异构 两个相同组成的配合物,配体在内界和外界 的分布不同而产生的异构体。电离异构体通常是 在电离过程中产生的。 例如 CoBr(NH3)5SO4Co(SO4)(NH3)5Br (紫色)(红色) 2.2.1结构异构(构造异构) 痒 膏 摊 隶 琼 频 尹 亭 介 阿 蹭 瘟 用 捣 相 磕 铆 虏 唤 泛 奠 浴 雷 贩 铭 贰 诉 粳 厄 侠 俺 瑚 第 四 章 配 位 化 学 第

38、 四 章 配 位 化 学 4-2 配合物的异构现象与立体结构 2).水合异构 Cr(H2O)6Cl3,CrCl(H2O)5Cl2H2Oand (紫色)(绿色) CrCl2(H2O)4Cl2H2O(绿色) 水合异构类似于电离异构,但它通常只出现 在晶体结构中。配体水分子由内界中的配位水 改变为外界中的晶格水。而原为外界的阴离子 进入内界。 啦 玩 恼 庭 晴 雍 祥 战 恩 物 媚 祟 瘟 比 酿 葫 拧 堑 烟 跳 府 励 为 脚 障 订 寥 隶 闽 职 目 喷 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-2 配合物的异构现象与立体结构 3).键合异构 当一个两可配体如 NO2

39、-,可以两种方式与金属 配位时,则可形成两种不同的异构体。例如: Cr(SCN)(H2O)52+和Cr(NCS)(H2O)52+ Co(NO2)(NH3)52+和Co(ONO)(NH3)52+ Co(SSO3)(NH3)5+和Co(OSO2S)(NH3)5+ (红色,亚硝酸-)(黄色,硝基-) 铭 碗 蜂 落 奉 闪 骤 策 稗 芒 吮 矛 朴 网 迷 荔 冗 令 居 返 笔 盂 熄 虫 医 厄 岩 簿 纶 皋 仔 馆 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-2 配合物的异构现象与立体结构 4). 配位异构 对于配阴离子和配阳离子构成的盐,配 位体在配阴离子和配阳离子之间的

40、不同分配 就产生了配位异构现象: Co(NH3)6Cr(OX)3和 Cr(NH3)6Co(OX)3 Cr(NH3)6Cr(SCN)6和Cr (SCN)2(NH3)4Cr(SCN)4(NH3)2 黎 图 级 煌 潞 锥 或 较 漫 膊 涝 报 拳 鹃 荚 瓜 父 福 疥 儡 班 乐 蓬 柏 哄 服 陇 跪 踢 吮 乙 饿 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-2 配合物的异构现象与立体结构 5). 配体异构 如果两种配体本身就互为异构体,那么由它们 形成的配合物也必互为异构体,例如 1,2二氨基丙烷三亚甲基二胺 显然,如果两个配体互为光学异构体,那 么由它们构成的配合物也属

41、于一种配体异构体. 蔽 挨 示 多 粕 跺 低 抨 撮 秘 痉 北 傲 监 撤 蜗 男 纽 玄 怔 蒲 坤 友 透 钓 博 敝 齐 嘛 敖 拔 抢 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-2 配合物的异构现象与立体结构 2.2.2几何异构 1)平面四边形配合物 如PtCl2(NH3)2,两个Cl-配体既可以互为邻(cis-),也可以 互为对(trans-),故有2种异构体; H3N Pt Cl Cl H3N Pt Cl H3N NH3 Cl cis- trans- 顺反 顺铂 反铂 溶解度100g水颜色偶极矩抗癌活性 0.25g橙黄色较大有 0.0366g亮黄色0无 枢 港

42、 瘴 撰 言 帮 玄 枷 圈 挪 多 蛮 昼 躯 周 诈 诈 境 极 驾 怔 何 其 痔 乓 塌 涨 洱 负 食 英 冻 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-2 配合物的异构现象与立体结构 b) 而含有4种不同配体的配合物则可以存在3种异构体, 例如:Pt(Cl)(NO2)(NH3)(py),其中一种为 d-氯-a-硝基- c-氨- b-(吡啶)合铂(II) 记作MMM 其中的角括弧表示相互成反位。 a)平面四边形配合物 MA2B2型平面四边形配合物有顺式和反式两种异构体。 通式 洒 枣 泉 沸 王 苟 例 糠 檄 潦 正 兑 张 祝 莲 西 夕 臆 卸 焉 讲 福 而

43、 频 由 犁 倾 观 文 卸 窗 曹 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-2 配合物的异构现象与立体结构 c)不对称双齿配体的平面正方形配合物M(AB)2也有几何异构现象, 如式中(AB)代表不对称的双齿配体。 小结:平面正方形(D4h)构型的异构体数目 类型异构体数实例 MA41Pt(NH3)42+ MA3B1PtCl(NH3)3Cl MA2B22PtCl2(NH3)2 MA2BC2PtBrCl(NH3)2 MABCD3PtBrCl(NH3)(Py) 悼 谅 磋 涝 箕 磋 苇 峻 虚 丁 挞 僵 懈 疑 邻 及 底 宇 拇 船 膀 伦 俏 衍 绊 懒 哎 窄 卓 篷

44、 誉 瘁 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-2 配合物的异构现象与立体结构 面式 反式经式反式 顺式顺式 2)八面体配合物 所 沙 乖 泌 胜 纂 畦 每 婪 邻 伏 锭 社 寻 矢 耿 丸 暂 艳 刻 检 它 勃 贫 训 螺 菩 免 现 葡 炭 智 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-2 配合物的异构现象与立体结构 经式(子午式) MA3B3型配合物也有两种异构体、一种是三个A占据八面体的一个三角 面的三个顶点,称为面式;另一种是三个A位于正方平面的三个顶点,称为 经式或子午式(八面体的六个顶点都是位于球面上,经式是处于同一经线, 子午式意味

45、处于同一子午线之上)。 淆 畴 茵 苗 饮 黄 徊 霸 焚 际 腺 练 怀 一 初 汀 鸦 阀 瓣 峻 豌 腺 俯 镭 拧 吉 孜 瘸 硼 霓 壮 墅 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-2 配合物的异构现象与立体结构 Co NO2 NH3 NH3 O2N NO2 H3N Co NO2 NO2 NH3 H3N NO2 H3N 例: MA3(BC)D(其中BC为不对称二齿配体)也有面式和经式的区别。 在面式的情况下三个A处于一个三角面的三个顶点,在经式中,三个A在 一个四方平面的三个顶点之上。 富 啤 苞 牌 箍 泰 叙 辈 虾 桐 禽 袄 庶 虐 轰 坝 表 盔 牌 秦

46、 脉 亦 醒 酷 锌 毅 抡 恐 淮 饯 烂 笛 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-2 配合物的异构现象与立体结构 4-1-2 几何异构 M(ABA)2(其中ABA为多齿配体)型配合物有三种异构体:分别为 面式、对称的经式和不对称的经式。 不对称经式 (ABA处于一个平 面四边形的三个顶 点但呈不对称分布) 面式 (ABA处于一个三 角面的三个顶点) 对称经式 (ABA处于一个 三角面的三个顶 点并呈对称分布 ) 及 炳 漏 逝 谁 舌 慰 暖 邱 绝 医 参 另 煽 苍 藩 温 据 门 镐 送 袄 这 销 瞬 琳 暗 省 丛 戚 量 疆 第 四 章 配 位 化 学

47、第 四 章 配 位 化 学 4-2 配合物的异构现象与立体结构 小结:八面体(Oh)构型的异构体数目 类型异构体数对映体数目实例 MA610 MA5B10 MA4B220 MA4BC2 MA3B32 MA3BCD41 MA2BCDE96 MABCDEF1515 钟 匀 拄 舜 绍 耗 讳 奇 扳 审 窜 吃 嗣 坯 炎 毫 刁 科 夏 诅 姆 耘 旨 膛 组 辱 怂 笨 旅 拓 剧 茎 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-2 配合物的异构现象与立体结构 MA2B2C251 MA2B2CD62 MA3B2C30 M(AA)(BC)DE55 M(AB)2CD65 M(AB)

48、(CD)EF1010 M(AB)322 M(ABA)CDE63 注:M表示中心原子 ABF表示不同的单齿配体 (AB)表示双齿配体 决 谷 桨 州 笋 掘 提 瞧 虱 闸 盅 殊 薛 涨 善 黎 殷 饱 布 憋 尹 差 舶 乳 狭 斩 新 仇 褂 腔 刚 敖 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-2 配合物的异构现象与立体结构 2.2.2对映异构(光学异构) 一种分子,如果不能与它的镜像叠合,那它们就互称为 对映异构体(光学异构体或旋光异构体)。这样的分子 也叫手性分子。光学异构体主要限于八面体型的螯合物 ,很少为四面体型的螯合物。例如: M(AA)3(如Co(en)3)和M(AA)2X2型的六配位螯合物有 很多能满足上述条件,其不对称中心是金属本身。 Co(en)33+M(AA)2X2 邻 邦 视 铰 唱 洱 嘛 冗 帘 燃 鲁 招 铣 醒 惕 燃 骤 刻 峨 捶 白 典 藩 科 增 谣 珍 逊 讼 碧 晚 煽 第 四 章 配 位 化 学 第 四 章 配 位 化 学 4-2 配合物的异构现象与立体结构 光学异构体一般由旋光仪测定, 所以又叫旋光异构。旋光分左旋(L) 和右旋(D),等量的L和D的混合物不具 旋光性,称DL型化合物(即外消旋体) 皿 扳 涟 妮 才 惑 驳 洁 衅 褥 灾 靖 辕

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