基础化学电子教案第七章配位平衡和配位滴定精选课件.ppt
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1、第七章配位平衡与配位滴定第七章配位平衡与配位滴定后页前页首页后页前页第七章配位平衡与配位滴定首页第一节配位化合物第一节配位化合物2第三节第三节EDTAEDTA配位滴定法配位滴定法4教学基本要求教学基本要求3 1第二节配合物在水溶液中的稳定性第二节配合物在水溶液中的稳定性3 3首页后页前页第七章配位平衡与配位滴定首页知识目标:知识目标:1.1.掌握配合物的组成、命名、化学式的写法;掌握配合物的组成、命名、化学式的写法;2.2.掌握配离子的稳定常数及其有关计算;掌握配离子的稳定常数及其有关计算;3.3.理解理解EDTAEDTA滴定法原理;滴定法原理;4.4.掌握掌握EDTAEDTA滴定应用。滴定应
2、用。后页前页第七章配位平衡与配位滴定首页能力目标:能力目标:1.1.能够熟练书写配位化合物的化学式,配位化合物的命名;能够熟练书写配位化合物的化学式,配位化合物的命名;2.2.能够熟练准确找出中心离子、配位体、配位原子和配位数;能够熟练准确找出中心离子、配位体、配位原子和配位数;3.3.能够运用配位平衡的知识计算出配合物溶液中各离子浓度;能够运用配位平衡的知识计算出配合物溶液中各离子浓度;4.4.能够利用能够利用K KMYMY讨论讨论EDTAEDTA配位滴定的条件。配位滴定的条件。后页前页第七章配位平衡与配位滴定首页一、配合物的定义一、配合物的定义 第一节配位化合物第一节配位化合物许多化合物可
3、看似由简单化合物许多化合物可看似由简单化合物“加合加合”而成,例如:而成,例如:44334SO)Cu(NHNH4CuSOSiFHHF2SiF624Ni(CO)CO4Ni4在化合过程中,既没有质子的传递,又没有形成新的传统意义的共价在化合过程中,既没有质子的传递,又没有形成新的传统意义的共价键。实际上,它们是形成了复杂离子的配位化合物键。实际上,它们是形成了复杂离子的配位化合物(简称配合物简称配合物)。其中,。其中,CuCu(NHNH3 3)4 42+2+、SiFSiF 2-2-称为配离子,配离子与带有异种电荷的离子组成了称为配离子,配离子与带有异种电荷的离子组成了中性化合物,如中性化合物,如C
4、uCu(NHNH3 3)4 4SOSO,H H2 2 SiFSiF 2-2-称为配合物。不带电荷的中性称为配合物。不带电荷的中性分子,如分子,如 NiNi(COCO)4 4,称为配合分子或中性配合物。,称为配合分子或中性配合物。后页前页第七章配位平衡与配位滴定首页 配位化合物配位化合物配位体配位体:中心原子中心原子:可以给出孤对电子的一定数目可以给出孤对电子的一定数目的离子或分子。的离子或分子。接受孤对电子的原子或离子。接受孤对电子的原子或离子。按一定的组成和空间构型由中心原子和配位体以配位键结合而成的按一定的组成和空间构型由中心原子和配位体以配位键结合而成的复杂的化合物。复杂的化合物。二、配
5、合物的组成二、配合物的组成 配位化合物配位化合物内界内界:外界外界:配位体和中心离子。配位体和中心离子。是配合物的特征部分,书写在方括号内。是配合物的特征部分,书写在方括号内。方括号外的部分称为外界。方括号外的部分称为外界。后页前页第七章配位平衡与配位滴定首页Cu(NH3)4 SO4配原子 配位数中心离子 配位体(配离子)外界内界配合物H2 SiF6 配 原 子配 位 数中 心 离 子配 位 体(配 离 子)内 界外 界配 合 物1.1.中心离子中心离子(或原子或原子)中心离子中心离子(或中心原子或中心原子)是配合物的形成体,位于配合物的中心,一是配合物的形成体,位于配合物的中心,一般为带正电
6、荷的金属离子或中性原子。例如般为带正电荷的金属离子或中性原子。例如CuCu(NHNH3 3)4 4SOSO中的中的CuCu2 2,H H2 2 SiFSiF 中的中的SiSi2+2+等。等。后页前页第七章配位平衡与配位滴定首页2.2.配位体和配位原子配位体和配位原子配位体简称配体配位体简称配体:在配合物中与中心离子在配合物中与中心离子(或原子或原子)结合的阴离子或中结合的阴离子或中性分子性分子.配体可以是阴离子,如配体可以是阴离子,如X X-(卤素离子卤素离子)、OHOH-、SCNSCN-、POPO4 43-3-等等,也可也可以是中性分子,如以是中性分子,如COCO、RCHRCH2 2NHNH
7、2 2(胺胺)、ROR(ROR(醚醚)等。等。配位原子配位原子:配体中直接与中心离子配体中直接与中心离子(或原子或原子)形成配位键的原子形成配位键的原子.如如F F-、NHNH3 3、H H2 2O O等配体中的等配体中的F F、N N、O O原子原子,结构特点是外围电子层中有能提供给中结构特点是外围电子层中有能提供给中心离子心离子(或原子或原子)的孤电子对,因此,配位原子主要是电负性较大的非金属的孤电子对,因此,配位原子主要是电负性较大的非金属元素,如元素,如N N、O O、S S、C C和卤素原子等。和卤素原子等。单齿配体单齿配体:只含一个配位原子的配体如只含一个配位原子的配体如X X-(
8、卤素离子卤素离子)、OHOH-、SCNSCN-、CNCN-等。等。简单配合物简单配合物:单齿配体与中心离子直接配位形成的配合物如:单齿配体与中心离子直接配位形成的配合物如:H H2 2 SiFSiF NiNi(COCO)4 4。多齿配体多齿配体:含两个或两个以上配位原子的配体。含两个或两个以上配位原子的配体。后页前页第七章配位平衡与配位滴定首页如乙二胺如乙二胺NHNH2 2-CH-CH2 2-CH-CH2 2-NH-NH2 2(en)(en)、草酸根、草酸根C C2 2O O4 42-2-均为双齿配体,乙二胺均为双齿配体,乙二胺四乙酸四乙酸(EDTA)(EDTA)为六齿配体。为六齿配体。螯合物
9、螯合物:中心离子与多齿配位体形成的具有环状结构的配合物。中心离子与多齿配位体形成的具有环状结构的配合物。大多数螯合物具有五原子环或六原子环的稳定结构。图大多数螯合物具有五原子环或六原子环的稳定结构。图7-17-1是是Cu(en)Cu(en)2 2 2+2+,Ca(EDTA),Ca(EDTA)2-2-的结构示意图。的结构示意图。(a)Cu(en)22+结构示意图 (b)Ca(EDTA)2-的结构示意图 图7-1 螯合物结构示意图后页前页第七章配位平衡与配位滴定首页3.3.配位数配位数中心离子中心离子(或原子或原子)的配位数是与中心离子的配位数是与中心离子(或原子或原子)以配位键结合的配位以配位键
10、结合的配位原子的总数。对于单齿配体,配位数等于配体个数,如原子的总数。对于单齿配体,配位数等于配体个数,如PtClPtCl3 3(NH(NH3 3)-中的配中的配位数是位数是4 4;对于多齿配体,配位数等于同中心离子;对于多齿配体,配位数等于同中心离子 (或原子或原子)配位的原子。配位的原子。数目,即配位数数目,即配位数=,如,如CoClCoCl2 2(en)(en)2 2+中配体数是中配体数是4 4,而,而CoCo3 3的配位数是的配位数是 2 21+21+22=62=6。形成体配位数的多少一般取决于形成体和配体的性质形成体配位数的多少一般取决于形成体和配体的性质(电荷、半径、核电荷、半径、
11、核外电子分布等外电子分布等)。此外,配体浓度、反应温度也影响配为数的多少。配体浓。此外,配体浓度、反应温度也影响配为数的多少。配体浓度大、反应温度低,易形成高配位配合物。度大、反应温度低,易形成高配位配合物。后页前页第七章配位平衡与配位滴定首页三、配合物的命名三、配合物的命名 配合物的命名遵循一般无机化合物的命名原则,在配合物中,命名配合物的命名遵循一般无机化合物的命名原则,在配合物中,命名时阴离子在前,阳离子在后,阴阳离子之间加时阴离子在前,阳离子在后,阴阳离子之间加“化化”字或字或“酸酸”字;字;配合物内界的命名顺序为:配体数配合物内界的命名顺序为:配体数配体配体“合合”中心离子中心离子(
12、或原或原子子)()(氧化数氧化数)。其中,配体数用汉语数字一、二、三、。其中,配体数用汉语数字一、二、三、表示,表示,“一一”常省略;中心离子常省略;中心离子(或原子或原子)的氧化数以罗马数字的氧化数以罗马数字、标出。标出。配合物中含有不同的配配合物中含有不同的配体配体的命名顺序为:体配体的命名顺序为:阴离子先于中性分子阴离子先于中性分子无机物先于有机物无机物先于有机物简单配体先于复杂配体简单配体先于复杂配体后页前页第七章配位平衡与配位滴定首页 同类配体的名称,可按配位原子的元素符号在英文字母中的顺序同类配体的名称,可按配位原子的元素符号在英文字母中的顺序排列,例如排列,例如NHNH3 3与与
13、H H2 2O O同为配位体时,同为配位体时,NHNH3 3排列在前,排列在前,H H2 2O O排列在后。又例排列在后。又例如如BrBr-、ClCl-同为配位体时,溴排列在前,氯排列在后。下面举一些命同为配位体时,溴排列在前,氯排列在后。下面举一些命名实例:名实例:H2PtCl6 六氯合铂()酸 Cu(NH3)4SO4 硫酸四氨合铜()K4Fe(CN)6 六氰合铁()酸钾PtCl4(NH3)2 四氯二氨合铂()Co(NH3)5(H2O)Cl3 (三)氯化五氨(一)水合钴()Co(NH3)6Cl3 (三)氯化六氨合钴()后页前页第七章配位平衡与配位滴定首页后页前页第七章配位平衡与配位滴定首页一
14、、配位平衡及其平衡常数一、配位平衡及其平衡常数第二节配合物在水溶液中的稳定性第二节配合物在水溶液中的稳定性配合物的配离子与外界是以离子键结合的配合物的配离子与外界是以离子键结合的,与强电解质相似,与强电解质相似,在水溶液中完全离解为配离子和外界离子,如在水溶液中完全离解为配离子和外界离子,如24243443)()(SONHCuSONHCu而中心离子与配位体之间是以配位键结合的,与弱电解质相似,而中心离子与配位体之间是以配位键结合的,与弱电解质相似,在水溶液中只是部分离解,如在水溶液中只是部分离解,如243)NH(Cu32NH4Cu后页前页第七章配位平衡与配位滴定首页对于不同的配离子,离解的程度
15、不同。与酸碱平衡相似,为定量描对于不同的配离子,离解的程度不同。与酸碱平衡相似,为定量描述不同配离子在溶液中的离解程度,一般用配合物的稳定常数述不同配离子在溶液中的离解程度,一般用配合物的稳定常数()()或不稳或不稳定常数定常数()()来表示,即来表示,即32NH4Cu243)NH(Cu432243)(CuNHCuNHK稳243)NH(Cu32NH4Cu 243432)(CuNHNHCuK不稳其中,值越大,说明配位反应的完成程度越大,所形成的配离子越稳其中,值越大,说明配位反应的完成程度越大,所形成的配离子越稳定;反之,值越大,所形成的配离子越不稳定。显然与互为倒数关系:定;反之,值越大,所形
16、成的配离子越不稳定。显然与互为倒数关系:不稳稳KK1后页前页第七章配位平衡与配位滴定首页 与多元弱酸、碱的离解相似,配离子的生成或离解也是逐级进行的,与多元弱酸、碱的离解相似,配离子的生成或离解也是逐级进行的,因此在溶液中存在一系列的配位平衡,其对应的稳定常数,称为逐级稳因此在溶液中存在一系列的配位平衡,其对应的稳定常数,称为逐级稳定常数,用定常数,用K K稳稳1 1、K K稳稳2 2、K K稳稳3 3表示。以表示。以Cu(NHCu(NH3 3)4 4 2+2+为例,其逐级为例,其逐级配位稳定常数如下:配位稳定常数如下:Cu2+NH3 Cu(NH3)2+31.43223110NHCu)Cu(N
17、H稳KCu(NH3)2+NH3 Cu(NH3)2 2+67.3323223210NH)Cu(NH)(NHCu稳K后页前页第七章配位平衡与配位滴定首页Cu(NH3)22+NH3 Cu(NH3)3 2+04.33223233310NH)Cu(NH)Cu(NH稳KCu(NH3)32+NH3 Cu(NH3)4 2+3.23233243410NH)Cu(NH)Cu(NH稳K根据多重平衡规则得:根据多重平衡规则得:稳K4321稳稳稳稳KKKK=1013.32 值得注意的是,配合物的逐级稳定常数相差不大,因此计算时必须值得注意的是,配合物的逐级稳定常数相差不大,因此计算时必须考虑各级配离子的存在。但如果体系
18、内有过量的配体,考虑各级配离子的存在。但如果体系内有过量的配体,则体系中主要以则体系中主要以最高配位数的配离子存在,其它形式的配离子浓度很小,可以忽略不计,最高配位数的配离子存在,其它形式的配离子浓度很小,可以忽略不计,因此常采用总反应和稳定常数进行计算。因此常采用总反应和稳定常数进行计算。后页前页第七章配位平衡与配位滴定首页二、配离子稳定常数的应用二、配离子稳定常数的应用 1.1.比较同类型配合物的稳定性比较同类型配合物的稳定性 对于同类型配合物,稳定常数对于同类型配合物,稳定常数K K稳稳较大,其配合物稳定性较高。但较大,其配合物稳定性较高。但不同类型配合物的稳定性则不能仅用不同类型配合物
19、的稳定性则不能仅用K K稳稳比较。比较。例:例:比较下列两配合物的稳定性:比较下列两配合物的稳定性:Ag(NH3)2+Ag(CN)2-=107.23稳K稳K=1018.74由稳定常数可知由稳定常数可知Ag(CN)2-Ag(CN)2-比比Ag(NHAg(NH3 3)2 2+稳定得多。稳定得多。后页前页第七章配位平衡与配位滴定首页2.2.计算配合物溶液中有关离子浓度计算配合物溶液中有关离子浓度例:例:计算溶液中与计算溶液中与1.01.01010-3-3 mol/LCu(NHmol/LCu(NH3 3)4 4 2+2+和和l.0 mol/L NHl.0 mol/L NH3 3处于处于平衡状态时游离平
20、衡状态时游离CuCu2+2+的浓度。的浓度。解解 设平衡时设平衡时CuCu2+2+=x xmol/L mol/L 平衡浓度平衡浓度/(mol/L)/(mol/L)Cu2+4NH3 Cu(NH3)42+x 1.0 1.010-3已知已知Cu(NHCu(NH3 3)4 4 2+2+的的2.092.0910101313将上述各项代入累积稳定常数表示式:将上述各项代入累积稳定常数表示式:后页前页第七章配位平衡与配位滴定首页432243NHCu)Cu(NH稳K13431009.2)0.1(100.1x17133108.41009.21100.1x答:Cu2+为4.810-17mol/L。虽然在计算虽然在
21、计算CuCu2+2+浓度时可以按上式进行简单计算,但并非溶液中绝对浓度时可以按上式进行简单计算,但并非溶液中绝对不存在不存在Cu(NHCu(NH3 3)2+2+、Cu(NHCu(NH3 3)2 2 2+2+、Cu(NHCu(NH3 3)3 3 2+2+,因此不能认为溶液中,因此不能认为溶液中c c(Cu(Cu2+2+)与与c c(NH(NH3 3)之比是之比是1:4 1:4 的关系。上例中因有过量的关系。上例中因有过量NHNH3 3存在,且存在,且Cu(NHCu(NH3 3)4 4 2+2+的累积稳定的累积稳定 常数常数K K稳稳又很大,故忽略配离子的解离还是合理又很大,故忽略配离子的解离还是
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