基础化学配合物课件.ppt
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- 基础 化学 配合 课件
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1、第第 8 8 章章配位化合物配位化合物目目 录录8 8.1 .1 基本概念基本概念8.2 8.2 配合物结构的化学键理论配合物结构的化学键理论8.3 8.3 配合物的稳定性配合物的稳定性8.4 8.4 配合物的应用配合物的应用一、复杂化合物的由来一、复杂化合物的由来人们认为人们认为 它是由两个简单化合物它是由两个简单化合物(CoCl3和和NH3)形成的一种新类型的化合物。令化学家迷惑不解形成的一种新类型的化合物。令化学家迷惑不解:既然简既然简单化合物中的原子都已满足了各自的化合价单化合物中的原子都已满足了各自的化合价,是什么驱动是什么驱动力促使它们之间形成新的一类化合物力促使它们之间形成新的一
2、类化合物?由于人们不了解成由于人们不了解成键作用的本质键作用的本质,故将其称之为故将其称之为“复杂化合物复杂化合物”。二、二、“维尔纳配位学说维尔纳配位学说”1893年维尔纳年维尔纳(Werner A)教授对这类化合物本性提出教授对这类化合物本性提出了天才见解了天才见解,被后人称为维尔纳配位学说。维尔纳获得被后人称为维尔纳配位学说。维尔纳获得1913年诺贝尔化学奖。年诺贝尔化学奖。大多数化学元素表现出两种类型大多数化学元素表现出两种类型 的化合价,即主价和副价的化合价,即主价和副价 元素形成配合物时倾向于主价和元素形成配合物时倾向于主价和 副价都能得到满足副价都能得到满足 元素的副价指向空间确
3、定的方向元素的副价指向空间确定的方向 Werner A 供职于苏黎世大供职于苏黎世大学。他的学说深深地影响着学。他的学说深深地影响着 20 世纪无机化学和化学键理论的世纪无机化学和化学键理论的发展发展。维尔纳维尔纳(18661919)维尔纳学说的要点:维尔纳学说的要点:8.1 基本概念基本概念让我们先看一个实验:让我们先看一个实验:Cu(OH)2沉淀沉淀Cu(NH3)4SO4溶液溶液CuSO4溶液溶液Cu(OH)2沉淀沉淀Cu(NH3)4SO4溶液溶液CuSO4溶液溶液NH3水水NH3水水 都存在一个都存在一个“配位实体配位实体”.“配位实体配位实体”相对稳定,既可存在于晶体中,也可相对稳定,
4、既可存在于晶体中,也可 存在于溶液中。存在于溶液中。与与“复盐复盐”不同,但又无绝对的界线。不同,但又无绝对的界线。显然,这些产物中:显然,这些产物中:配位化合物可看成是一类由简单化合物反应配位化合物可看成是一类由简单化合物反应生成的复杂化合物:又如生成的复杂化合物:又如 3NaF +AlF3 Na3AlF6 SiF4 +2 HF H2SiF6Ni +4 CO Ni(CO)4Cu(NH3)4SO4有Cu(NH3)42+和 SO42-检测无Cu2+和 NH38.1.18.1.1 配合物的组成配合物的组成 配合物由中心离子和配位体两部分组成。配合物由中心离子和配位体两部分组成。配合物配合物内界内界
5、外界外界Cu(NH3)42+SO42-配位原子配位原子配体配体中心离子中心离子配位数配位数配离子电荷配离子电荷正离子(多)正离子(多)中性原子(少)中性原子(少)金属元素(多)金属元素(多)非金属元素(少)非金属元素(少)1.形成体(中心离子或原子)形成体(中心离子或原子)处于配位实体结构单元中心部位的原子或离子处于配位实体结构单元中心部位的原子或离子(如前面如前面提到的提到的Co3+和和Cu2+等离子和等离子和Ni原子原子)叫配合物的形成体。叫配合物的形成体。2.配位体和配位原子配位体和配位原子 与中心原子结合的分子或离子与中心原子结合的分子或离子(如例中的如例中的NH3分子、分子、CO分子
6、和分子和F离子离子)叫做配位体叫做配位体,配位体中与中心原子直配位体中与中心原子直接键合的原子叫配位原子接键合的原子叫配位原子(如配位体如配位体NH3中的中的N原子,配原子,配位体位体CO中中C原子原子)。配位体又因含有的配位原子数目不同分为单齿配配位体又因含有的配位原子数目不同分为单齿配位体和多齿配位体位体和多齿配位体。单齿配体:单齿配体:一个配体中只含一个配位原子一个配体中只含一个配位原子 (CSN HN OH(ON )(OC (CNSNC HO X 322异硫氰根)硝基)羰基)氰 硫羟基 根)(双齿配体:双齿配体:一个配体中含有二个配位原子一个配体中含有二个配位原子HCCHH2NNHCH
7、CHNH2.二乙烯三胺二乙烯三胺乙二胺四乙酸(乙二胺四乙酸(EDTA)H2CCH2H2N.NH2.CCOOOO:2-乙二胺(乙二胺(en)草酸根草酸根(OX)多齿配体:多齿配体:一个配体中含有二个以上配位原子一个配体中含有二个以上配位原子CH2CO:OO:NCH2CH2NCH2CO:CCH2CCH2:O:OOO:齿数的数目配位体配位数 i与中心离子(或原子)成键的配位原子的总数与中心离子(或原子)成键的配位原子的总数3.配位数配位数例如:例如:由单齿配体形成的配合物中,中心离子的配位数等于由单齿配体形成的配合物中,中心离子的配位数等于配体个数配体个数Cu(NH3)4SO4中,中,Cu2+的配位
8、数为的配位数为4CoCl(NH3)5Cl2中,中,Co3+的配位数为的配位数为6由多齿配体形成的配合物中,中心离子的配位数由多齿配体形成的配合物中,中心离子的配位数等于配体的个数乘以齿数等于配体的个数乘以齿数Cu(en)2SO4中,中,Cu2+的配位数为的配位数为4Co(en)33+中,中,Co3+的配位数为的配位数为6 Fe(C2O4)33-中,中,Fe3+配位数为配位数为6例如:例如:配位数的大小与中心原子和配位体的性质有关配位数的大小与中心原子和配位体的性质有关。大体积配位体有利于形成低配位数配合物,大。大体积配位体有利于形成低配位数配合物,大体积高价阳离子中心原子有利于形成高配位数配体
9、积高价阳离子中心原子有利于形成高配位数配合物。常见金属离子的配位数如下表所示。合物。常见金属离子的配位数如下表所示。1价金属离子价金属离子2价金属离子价金属离子3价金属离子价金属离子Cu+2,4 Ca2+6 Al3+4,6Ag+2 Mg2+6 Cr3+6Au+2,4 Fe2+6 Fe3+6 Co2+4,6 Co3+6 Cu2+4,6 Au3+4 Zn2+4,6影响配位数大小的因素影响配位数大小的因素8.1.28.1.2 配合物的命名配合物的命名命名原则:按照中国化学会无机专业委员会制定的命名原则:按照中国化学会无机专业委员会制定的 规则命名规则命名 配合物:阴离子名称在前,阳离子名称在后,阴、
10、阳离配合物:阴离子名称在前,阳离子名称在后,阴、阳离子名称之间加子名称之间加“化化”字或字或“酸酸”字。例如字。例如Ag(NH3)2(OH)和和CrCl2(H2O)4Cl分别叫氢氧化二氨合银分别叫氢氧化二氨合银(I)和一氯化二氯和一氯化二氯四四水合铬水合铬(III);而而Cu(NH3)4SO4叫硫酸四氨合铜叫硫酸四氨合铜(II),加加“酸酸”字。字。配离子的命名:配离子的命名:(1)配离子中配体的名称放在中心离子之前,用配离子中配体的名称放在中心离子之前,用“合合”连连接,中心离子的电荷用罗马数字表出。例如:接,中心离子的电荷用罗马数字表出。例如:Pt(NH3)6Cl4 四氯化六氨合铂四氯化六
11、氨合铂(IV)Ag(NH3)2Cl 氯化二氨合银氯化二氨合银(I)(2)不同类型的配体顺序为:阴离子在前,中性分子在后不同类型的配体顺序为:阴离子在前,中性分子在后;无机配体在前,有机配体在后,配体与配体之间用;无机配体在前,有机配体在后,配体与配体之间用“”隔开。例如:隔开。例如:Cr(OH)3(H2O)(en)三羟基三羟基一水一水乙二乙二胺胺合铬合铬(III)KFeCl2(ox)(en)二氯二氯草酸根草酸根乙二乙二胺胺合铁合铁(III)酸钾酸钾(3)同类配体的顺序为配位原子元素符号英文字母顺序。同类配体的顺序为配位原子元素符号英文字母顺序。CoCl2(NH3)3(H2O)Cl氯化二氯氯化二
12、氯三氨三氨一水合钴一水合钴(III)(4)配体的个数用倍词头表示,结构异构用结构词头表示,配体的个数用倍词头表示,结构异构用结构词头表示,例如:例如:cis-二氯二氨合铂二氯二氨合铂(II)顺二氯二氨合铂(顺二氯二氨合铂(II)trans-二氯二氨合铂二氯二氨合铂(II)反二氯二氨合铂(反二氯二氨合铂(II)一些配合物的命名一些配合物的命名2333253253332352436263443Ca(EDTA)(NH)Co(NOFe(CO)ClO)(H)Co(NH NOO)Zn(OH)(H)(NHPtClK(OH)Cu(NHPtClH Fe(NCS)K SO)Cu(NH 硫酸四氨合铜(硫酸四氨合铜(
13、)六异硫氰根合铁(六异硫氰根合铁()酸钾)酸钾 六氯合铂(六氯合铂()酸)酸 氢氧化四氨合铜(氢氧化四氨合铜()五氯五氯氨合铂(氨合铂()酸钾)酸钾 硝酸羟基硝酸羟基三水合锌(三水合锌()(三三)氯化五氨氯化五氨水合钴(水合钴()五羰(基)合铁五羰(基)合铁 三硝基三硝基三氨合钴(三氨合钴()乙二胺四乙酸根合钙(乙二胺四乙酸根合钙()8.1.38.1.3 螯合物是多齿配位体以螯合物是多齿配位体以2个或个或2个以上配位原子配位个以上配位原子配位于金属原子而形成的一种环状络合物于金属原子而形成的一种环状络合物(环中包含了金环中包含了金属原子属原子)。能用作多齿配体的试剂叫螯合剂。能用作多齿配体的试
14、剂叫螯合剂。CNO Ca2+组成相同而结构不同的分子或复杂离子叫做异构现象。组成相同而结构不同的分子或复杂离子叫做异构现象。顺顺 二氯二氨合铂二氯二氨合铂 反反 二氯二氨合铂二氯二氨合铂 棕黄色,棕黄色,m 0 淡黄色,淡黄色,m=0S=0.2523 g/100g H2O S=0.0366 g/100g H2O 具抗癌活性具抗癌活性(干扰干扰DNA复制复制)不具抗癌活性不具抗癌活性8.1.48.1.4 配位化合物的几何异构现象配位化合物的几何异构现象cis-CoCl2(NH3)4+,蓝紫色蓝紫色trans-CoCl2(NH3)4+,绿色绿色 八面体配合物的几何异构更为普遍,对于八面体配合物的几
15、何异构更为普遍,对于MA4X2型,其最典型的是二氯型,其最典型的是二氯四氨合铬四氨合铬(III)离子的紫色型离子的紫色型(顺顺式式)和绿色型和绿色型(反式反式),如图,如图:(顺式顺式)(反式反式)8.2 配合物结构的化学键理论配合物结构的化学键理论 形成体形成体(M)有空轨道,配位体有空轨道,配位体(L)有孤对电有孤对电 子,形成配位键子,形成配位键 ML 形成体形成体(中心离子中心离子)采用杂化轨道成键采用杂化轨道成键 杂化方式与空间构型有关杂化方式与空间构型有关 这里把这里把s-p杂化轨道扩大到杂化轨道扩大到d轨道上,形成轨道上,形成s-p-d杂杂化轨道。化轨道。1、价键理论的要点价键理
16、论的要点8.2.18.2.1 价键理论价键理论中心离子中心离子Ag+的结构的结构4d5s5pAg(NH3)2+的结构的结构sp杂化杂化4d5pH3NNH32、二配位的配合物、二配位的配合物Ag(NH3)2+的空间构型的空间构型3、四配位的配离子、四配位的配离子 sp3杂化轨道:杂化轨道:由于由于4 个个 sp3 杂化轨道指杂化轨道指向正四面体的四个顶点,所以向正四面体的四个顶点,所以Ni(NH3)42+配离子具有正四配离子具有正四面体构型。在该配离子中有面体构型。在该配离子中有2个未成对的单电子,所以它个未成对的单电子,所以它是顺磁性的。是顺磁性的。3d4s4p3dsp3杂化轨道杂化轨道4NH
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