配位化学的发展进程
配位化学发展简史与现状
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在配合物中部分分子或离子与中心离子较紧 密地结合在一起,组成在溶液中能够稳定存 在的整体,称为“内界”。与中心离子结合 不够紧密的离子则处于“外界”。在溶液中 外界离子易于离解,内界分子或离子则难于 离解。
副价指向空间的确定位置,配合物有确定的
几何构型。
精品课件
Werner提出副价概念,藉以补充当时不完善 的原子价理论,这是他的重要贡献之一。正 是为了满足副价的要求,主价已经饱和的分 子、离子可以进一步反应生成配合物。
精品课件
中心原子(或离子)有空的价电子轨道; 配位体含有孤对电子或键电子; 中心原子(或离子)与配休相结合形成具有
一定组成和空间构型的配位个体。 ·
配合物可定义为: • 凡是由两个或两个以上含有狐对电子或
键电子电子的分子或离子(通常称为配体) 与具有空的价电子轨道的中心愿子(或离子) 组合而成的结构单元称为配位个体,含有 配位个体的化合物叫做配位化合物
• 从配位化学的发展史看,真正只有重要意义 的是1790年法国化学家所发现的配合物三氯 化六氨合钻 [Co(NH3)6] C13。标志配位化学 的真正开始。
• 对经典化合价理论提出了尖锐挑战:化合价 已经饱和的CoCl3和NH3为什么还能相互结合生 成很稳定的“复杂化精合品课物件 ”?
• 在众多的研究者中,影响较大的是 A.Werner,近代配位化学的奠基人。由 于当时的经典原子价理论不能对这类新 化合物的形成和成键特征提出圆满的解 释,因而激励着他们去进行更深入的研 究,以增加各自观点的论据。
适合于研究配位化学的物理化学方法取得了可喜的 成果。
社会生产和科学技术发展的需要结配位化学的发展 以巨大的推动力。近40年来,配位化学在社会需要
的推动下获得了迅猛的精发品课展件 ,
第11章 配位化学研究进展
![第11章 配位化学研究进展](https://img.taocdn.com/s3/m/1e4007c528ea81c758f578d0.png)
分子型分子筛
3.5 分子型分子筛 分子型分子筛
O im Si 145°
N
Si
Co 144°
N Co N
Co
2-
Co2+ + N H
4
分子筛结构图
3.5 拆分手性物质
(1) 当一个手性化合物进入生命体时,它的两个 对映异构体通常会表现出不同的生物活性。 (2) 惨痛的教训: 德国一家制药公司在上世纪五十年代开发的一种 治疗孕妇早期不适的药物——反应停,药效很好, 但很快发现服用了反应停的孕妇生出的婴儿很多 是四肢残缺(海豹畸形婴儿)。虽然各国当即停 止了反应停的销售,但已经造成了数以千计的儿 童畸形。后来发现反应停中一种构型有致畸作用, 而另一构型没有致畸作用。
其导电机理主要有两种,一 种是聚合物骨架上连接大环 螯合物,在聚合物骨架作用 下形成面对面型电子转移体 系,在电场作用下,相邻的 螯合物之间发生电荷转移。
导电高分子配合物多具有催 化、光导和显色性质,是重 要的功能高分子材料。
3.2 磁性功能配合物
(1)高密度信息储存器件的发展推动了新
型磁性材料的研究。 (2)小粒子可以用来制造高密度的信息储 存材料,但这个过程进行到一定极限大小, 就不再具有原来的磁效应。 (3)1986年前苏联科学家Ovchinnikov、美 国科学家Torrance及Miller等人几乎同时报 道了具有铁磁性的分子化合物,单分子磁体 可以摆脱其困境.
(7)80年代, 配位化学和分子材料学科相结 合,形成了功能配位化学学科。 (8)1987年,Lehn详细论述了超分子的化 学概念,配位化学发展成为超分子化学。 分子间的弱相互作用(静电作用,范德华 力,氢键,短程作用力)而形成的超分子 归为广义的配位化学(generalized coordination chemistry)。
配位化学的发展进程
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配位化学的发展进程本页仅作为文档页封面,使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March配位化学论文工业中的配位化学摘要:配位化学从1704年发展至今,不断创造出许多富有生命力的新领域,为化学工业的发展带来新的契机。
配位化学在化学化工方面显示出了不可替代的实用优越性。
配位化学又称络合物化学,它是近三十年来发展最迅速的化学学科之一,其研究已渗透到无机化学、分析化学、有机化学、生物化学、电化学等学科中,并在金属的提取和富集、工业分析、催化、制药、染料、水质处理等方面得到广泛的应用。
本文综述了配位化学在工业方面的应用,浅议配位化学的新发展及其近几年在化学化工工业中的发展前景。
关键词: 配位化学;配合物;发展;化学化工;应用1前言配位化学又称络合物化学,配位化合物简称配合物或络合物。
配合物是由一个或几个中心原子或中心离子与围绕着它们并与它们键合的一定数量的离子或分子(这些称为配位体)所组成的。
本世纪五十年代后,配位化学的发展突飞猛进,大量新配合物的制得及其结构研究,配合物中价键理论的研究,配合物的反应动力学的研究等方面在世界化学文献中占有重要的地位。
配位化学之所以有今日的进展,固然和近代科学技术及侧试设备的进步有关,而更重要的是配位化学在科学技术及工农业生产上有极广泛和重要的应用。
在工业生产中,多数应用到金属 (或金属离子)的部门、工艺技以及原料、产品的分析皆或多或少地涉及到配合物。
由于配位化学在工业中的应用面广、量大不能一一详述,下面拟几个方面做扼要介绍。
2 配位化学的前期发展历程配合物在自然界中普遍存在,历史上最早有记载的是1704年斯巴赫(Die sib ach)偶然制成的普鲁士蓝 KCN·Fe(CN)2·Fe(CN)3,其后 1798 年塔斯赫特(T assert)合成[Co(NH3)6]Cl3。
十九世纪末二十世纪初,A. W e r n e r创立了配位学说,成为化学历史中重要的里程碑。
我国配位化学进展
![我国配位化学进展](https://img.taocdn.com/s3/m/9c4ce0120166f5335a8102d276a20029bd646380.png)
我国配位化学进展我国配位化学的进展与未来展望配位化学是一门研究金属离子与配位体之间相互作用规律的学科。
自20世纪初诞生以来,配位化学已经取得了长足的发展,并在许多领域中得到了广泛的应用。
在我国,配位化学同样也得到了不断的发展和进步,本文将介绍我国配位化学的研究现状、进展及未来展望。
一、我国配位化学的研究现状自20世纪50年代以来,我国配位化学在科研院所、高校和企业等多个单位得到了广泛的研究和应用。
目前,我国配位化学的研究领域已经涉及到了多个方面,包括配合物的合成、结构、性质、应用等多个方面。
在配合物合成方面,我国的研究工作者已经开发出了一系列具有自主知识产权的方法和策略,如多齿配体合成法、水热合成法、微波合成法等。
这些方法和策略的发明,为我国配位化学的发展提供了强有力的支持。
在配合物结构方面,我国的研究工作者已经对许多配合物的结构和性质进行了深入研究,如八面体配合物、平面配合物、大环配合物等。
这些研究为理解配合物的结构和性质提供了重要的理论依据。
在配合物应用方面,我国的研究工作者已经将配位化学应用于许多领域,如催化、光电材料、生物医学等。
在这些领域的应用中,配位化学展现出了广阔的应用前景。
然而,目前我国配位化学在应用方面仍存在一些问题,如对配合物的实际应用研究不够深入,以及在某些领域的应用尚处于起步阶段等。
二、我国配位化学的进展概述近年来,我国配位化学在多个领域取得了显著的进展。
首先,在配合物合成方面,我国的研究工作者开发出了一系列具有自主知识产权的新方法和新策略,如多齿配体合成法、水热合成法、微波合成法等。
这些新方法和策略的发明,为我国配位化学的发展提供了强有力的支持。
同时,在配合物结构方面也有着重要的突破,例如新型配合物的设计合成与性质研究取得了重要进展,为理解配合物的结构和性质提供了更加深入的理论依据。
此外,在配合物应用方面也取得了新的进展。
配位化学在催化、光电材料、生物医学等领域的应用得到了更加广泛的研究和应用。
第1章 配位化学发展简史及基本概念
![第1章 配位化学发展简史及基本概念](https://img.taocdn.com/s3/m/cb2ee528a5e9856a56126024.png)
配位化合物是含有配位实体的化合物,配位实体可以是离子或中性分 子,它是由中心原子(通常是金属)和排布在其周围的其他原子或基团 (配体)组成的。
——国际纯粹和应用化学会(IUPAC),《无机化学命名法》,2005
金属原子或离子(中心金属)与其它分子或离子(配位体)形成的化合 物(包括分子、生物大分子和超分子)。 ——章慧,《配位化学》2008 配位化合物是含有配位实体的化合物。配位实体可以是离子或中性分子。 它是以无机、有机的阳离子、阴离子或中性分子作为中心,和有序排列在 其周围的原子、分子或基团(配体),通过多种相互作用(配位作用、氢 键、离子-偶极、偶极-偶极、疏水作用、-相互作用等),结合成具有明 确结构的化合物。 ——罗勤慧,《配位化学》2012
red paraquat dication (PQT2+) 百草枯
Docking in Metal-Organic Frameworks Science 2009, 325, 855
1.1 配位化学及其研究内容 1.1.1. 配合物的定义:
由可以给出孤对电子或多个不定域电子的离子或分子(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(中心原子),按一 定的组成和空间构型所形成的化合物。
P. L. Pauson S. A. Miller
Fe(C5H5)2 (Fc)
(1951年)
1.1 配位化学及其研究内容
金属有机化合物:
“金属与有机基团以金属与碳原子直接成键而形成的化合物”
——山本明夫
化合物中只要有一个M-C键,即可称之为金属有机化合物。
但某些含金属-碳键的化合物,不属于金属有机化合物,如TiC、kFeII[FeIII(CN)6] · H2O
配位化学史
![配位化学史](https://img.taocdn.com/s3/m/1f8ee56e3d1ec5da50e2524de518964bcf84d2ec.png)
配位化学史配位化学史是化学史中的一部分,是研究金属离子与配体之间的相互作用、配位化合物的合成与性质的发展历程。
配位化学的起源可以追溯到古代,但其独立学科的形成要归功于19世纪的科学家们。
早在古代,人们就已经开始使用金属离子与配体形成配位化合物。
例如,古希腊人就发现了黄铜(由铜和锌组成)的存在。
然而,对于这些化合物的形成原理以及性质的理解非常有限。
在18和19世纪,科学家们开始逐步深入研究配位化学。
路易斯·布朗斯特德和约翰·纽贝里发现了金属离子在水中的溶解性以及它们与水分子的相互作用。
同时,弗里德里希·克劳斯提出了配位化合物的概念,即由中心金属离子与周围的配体形成稳定结构。
19世纪末和20世纪初,阿尔弗雷德·维纳成为配位化学的奠基人。
他提出了现代配位化学的基本原理,并系统地研究了金属离子和配体之间的配位键。
维纳的工作使得配位化学能够被视为一个独立的学科,并为后来的研究奠定了基础。
随着时间的推移,配位化学研究得到了广泛的发展。
托马斯·沃尔特·查尔斯·布尔特利特发现了金属配合物的立体化学特性,并提出了配合物的光、磁性质与内电荷转移等性质之间的关系。
此外,欧文·费舍尔和弗雷德里克·克罗都发现了很多重要的金属配合物,并对它们的结构和性质进行了详细研究。
近年来,配位化学的研究不断取得突破。
金属配合物在无机领域、有机领域和生物领域的应用得到了广泛关注。
许多金属配合物具有重要的实际应用,例如医药、材料科学和环境保护等领域。
同时,配位化学的发展也推动了其他学科的进步,如光化学、电化学和核化学等。
综上所述,配位化学史是一部充满着创新和发展的历史。
从古代人们对黄铜的发现,到维纳将其发展为独立学科,再到近年来的突破性研究,配位化学为我们揭示了金属离子与配体间的奇妙相互作用。
理解和掌握配位化学对于进一步开发新的材料和提高生活质量具有重要意义。
配位化学发展史和基础知识
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碱金属离子载体的模型化合物,研究生物膜的作用机理。
2021/12/20
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20世纪以来配位化学的贡献
• 配合物的化学键理论 • 40~50年代配位化学对原子能工业、核燃料、稀有金属及有色金属的应用, • 50~60年代,发现了一些重要的金属配合物催化剂 • 70年代,许多金属配合物设计生命过程 • 80年代,无机固体化学和材料化学在材料科学中占有重要地位 • 90年代,具有特殊物理、化学和生物化学功能的功能配合物得到蓬勃发展
2021/12/20
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课程的内容安排:
配位化学的发展历史 配合物的基础知识 配合物的化学键理论 配合物的反应动力学和机理 配合物的电子光谱和磁学性质 配合物的应用及未来
2021/12/20
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主要参考书目
1.配位化学 罗勤慧等编著 科学出版社 2. 配位化学 戴安邦等编著 高等教育出版社 3. 配位化学 孙为银编著 化学工业出版社 4. 结构化学基础 周公度、段连运编著 北京大学出版社 5. 配位化学—原理与应用 章 慧等编著 化学工业出版社 6.配位化学 刘伟生主编 化学工业出版社
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配合物分为“内界”和“外界”两部分: 金属离子通过“副价”与一定数量的分子和离子结合形成配合物的“内界”,而多余的 离子则留在了“外界”。
在“内界”的分子和离子同金属离子的结合很稳定,它们不会分解也不容易在溶液中 电离;而“内界”和“外界”之间的结合不稳定,处在“外界”的离子很容易在水溶液中电 离。
配位化学史
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配位化学史
配位化学是化学的一个分支,研究形成有机和无机化合物中的中心金属离子(称为配位中心)和周围配体之间的结构、性质和反应。
配位化学起源于18世纪末和19世纪初的化学研究,当时化学家开始注意到一些化合物中金属离子与其他分子之间的特殊相互作用。
然而,直到19世纪中叶,配位化学的独立分支才开
始发展起来。
在19世纪,研究人员开始注意到一些群体非常稳定地与金属
离子结合,并且能够形成命名化合物。
这些分子或离子被称为配体,可以通过与金属离子形成配位键。
在19世纪中叶,法
国化学家亨利·卡斯规定了一组基本的配位化合物形成规则,
为配位化学奠定了基础。
随着对配位化学的研究的不断深入,越来越多的配体和配位化合物被发现。
在20世纪初,研究人员开始提出有关配位键的
理论模型。
对于有机金属化合物,研究人员提出了茂金属的结构和反应机理。
随着X射线晶体学的发展,研究人员能够解
析配位化合物的结构,从而揭示了它们的空间构型和键的类型。
在20世纪50年代和60年代,配位化学得到了广泛的发展和
应用。
研究人员发展了许多用于合成和控制配位化合物性质的方法。
此外,他们还研究了配位化合物在催化、光化学和磁性材料方面的应用。
现代配位化学也与生物无机化学及其在药物设计和生物催化等领域的应用有着密切的关联。
总的来说,配位化学的发展经历了几个关键的阶段,包括发现和命名配体、提出配位键的理论模型以及应用于不同领域的研究。
该领域的研究为我们对金属离子和配位化合物性质的理解提供了重要的基础,也为材料科学和生物无机化学方面的研究提供了重要的支持。
第1章配位化学简介
![第1章配位化学简介](https://img.taocdn.com/s3/m/3649f337580216fc700afdd3.png)
金属离子尤其是过渡金属和稀土金属离子由
于具有丰富的氧化还原、光学、磁等方面的性质,
因此金属配合物在分子器件方面具有广阔的发展前
景。
1.2 配合物的分类、命名及异构现象
1.2.1
配合物的定义
1.2.2
配合物的分类
配合物的命名 配合物中的异构现象
1.2.3
1.2.4
1.2.1 配合物的定义
配位化合物(coordination compound) ,简称 配合物(complex): 由可以给出孤对电子或多个不
草木灰中含有碳酸钾,牛血中含由于它是从牛血中制得的,又是黄色晶体,因此 更多的人称它为黄血盐。黄血盐与三氯化铁反应 后,得到普鲁士蓝。 K+ + Fe3+ + [Fe(CN)6] 4- = KFeFe(CN)6↓
最早研究的配合物是钴氨络合物。
超分子 (Supramolecule): 是两个或两个以上的分子通过各种分子间相互作 用集合在一起所形成的具有一定复杂性及组织性 的高级结构体系。
非共价作用包括:
离子—偶极作用、范德华力、静电引力、氢键力、 电荷转移作用力、π–π作用力以及疏水作用等弱 的分子间相互作用。
• [Zn(satrz)2(SCN)2]
配位键理论的发展
配位化学讲义KE
![配位化学讲义KE](https://img.taocdn.com/s3/m/be1cf2e668dc5022aaea998fcc22bcd127ff426d.png)
配体的分类
π-酸配体:提供孤对电子对与中心原子形成
σ-配键外,同时还有与中心原子d轨道对称性匹 配的空轨道(p,d或π*),能接受中心原子提供 的非键d电子对,形成反馈π键的配体。如: CO,-等
π-配体:既能提供π电子(定域或离域π键中的
电子)与中心离子或原子形成配键,又能接受中 心原子提供的非键d电子对形成反馈π键的不饱 和有机配体。烯烃、炔烃、π-烯丙基等和苯、 环戊二烯、环庚三烯、环辛四烯等。
配位化学简史
———奠基时期
• 1923年英国化学家 Sidgwick(西奇威 克) 提出有效原子序数(EAN)规则, 揭示中心原子电子数与配位数之间的 关系
• 1930年,鲍林用X-Ray方法测定配合 物结构,并提出价键理论
配位化学简史
———复兴时期
• 40年代前后,分离技术和分析方法的研究 发展。如萃取法、离子交换法等分离技术 及分光光度法、配位滴定法等分析方法, 分析分离核燃料、稀有元素和其它高纯度 化合物;
杂化所形成的配位键。 外轨型配合物:由外轨配键形成的配合物
如 [FeF6]3-、[Co (NH3)6]2+、[Ni(NH3)4]2+
配位键类型——内轨配键、外轨配键
影响因素:
中心离子的电子构型
离子的电 形成配合物类型 子构型
实例
d10
外轨型
Cu+、Ag+、Zn2+
d8
大多数为内轨型 Ni2+、Pt2+、 Pd2+
n—未成对电子数 一般是通过测定配合物的磁矩(μ)来确定外轨配 合物和内轨配合物
价键理论的优缺点
优点:简单明了,易于理解和接受, 可以解释配离子的几何构型 及某些化学性质和磁性等。
第一章 配位化学简介
![第一章 配位化学简介](https://img.taocdn.com/s3/m/a5dae7ac8bd63186bcebbc8c.png)
配体体积越大,则中心离子周围可容纳的配体数越 少,配位数减小。 [AlF6]3-、 [AlCl4]-
外界条件指配体浓度、反应温度等,他们也会影响 配位数的大小
综上所述,影响配位数的因素是复杂的,但一般地 讲,在一定条件范围下,某中心离子有一个特征的 配位数
1.2.3 配合物的分类
(Types of Coordination Complex)
第一章 配位化学简介
1.1 配位化学的发展简史 1.2 配合物的基本概念 1.3 配合物的命名法 1.4 配合物的应用
1.1 配位化学的发展简史
(The History of Coordination Chemistry)
国外最早记载的配合物-普鲁士蓝染料。1704年普鲁士 染料厂工人迪斯巴赫把兽皮或牛血和碳酸钠在铁锅中 煮沸得到的蓝色沉淀,后经证明为[NaFeIII(CN)6FeII]x
按照配体中配位原子的个数分类
单齿配体(monodentate ligand)
只含有一个配位原子的配体。如X-、OH-和NH3等 双齿和多齿配体(bidentate and polydentate ligand)
含有两个或两个以上配位原子并能同时和中心离子相 结合的配体
N
N
CH2 H2N
CH2 NH2
(2) 配体(ligand)
在配合物中与中心离子结合的阴离子或分子称 为配位体(简称配体);在配体中直接与中心 离子相结合的原子称为配位原子
X
H2
O
O H( 羟基) C N C O (羰基)
N
H3
N
O(2 硝基)
N
CS( 异硫氰根)
第一章 配位化学简介
![第一章 配位化学简介](https://img.taocdn.com/s3/m/19877b232af90242a895e59d.png)
H3N H3N Cl
Cl
+
Cl NH3
H2C-H2N H2C-H2N
Cl Cl
NH
NH
2 2
+
Cisviolet
H3N H3N NH3
2 -C H 2
Werner 提出顺-和反-异构体
NH3 H3N NH3 NH3 NH3 Co NH3 OH OH OH OH Co OH NH3 Co NH3 OH NH3 NH3 Co NH3 NH3
Cl NH3 Co NH3 Cl
平面六角形结构可能异构体?
Cl Co Cl Cl Cl Co
Cl Co Cl
Cl
Cl Co
Cl Co Cl
Cl Co Cl
六角锥形可能的异构体?
Co Cl Cl
Co Cl Cl
Cl
Co Cl
Cl NH3 Co NH3 NH3 NH3 Cl
+
NH3
Cl NH3 Co NH3 Cl NH3
三角双锥 (trigonal bipyramid, TBP) D3h
[Fe(CO)5]
BiF5
D3h
C4v
配位数6 ( Oh和 D3h 点群)
八面体Oh
三棱柱 D3h
R S
R S
Re S R S S R R
Re(S2C2R2)3三棱柱结构 R为CF3
S R
(a), (b), D4h 沿四重轴拉长或压扁
二( μ- 氯)·二[二氯合铁(Ⅲ )]
[(NH3)Cr 5
O Cr(NH3)5]Cl5 H
氯化μ – 羟基·二[五氨合铬(Ⅲ )]
第三节 配合物异构现象
配合物的几何构形
配位化学的发展史
![配位化学的发展史](https://img.taocdn.com/s3/m/140ca4cf50e2524de5187e22.png)
配位化学的发展史摘要自从1893年瑞士化学家维尔纳创立配位化学已来,配位化学理论得到不断发展,逐渐完善。
经过化学家们100多年的努力,由传统经典的配合物,发展到今天的配位超分子化合物,并显示出结构和功能上的优越特性,成为现代无机化学的一个发展方向。
关键词配位化学晶体工程配位超分子化学自从1893年瑞士化学家维尔纳(Werner)在德国《Journal of Inorganic Chemistry》上发表了题为“对于无机化合物结构的贡献”的配位化学方面的第一篇经典著作之后[1],原本作为无机化学分支的配位化学发展极为迅速,并始终处于无机化学研究的主流。
配位化学的发展打破了传统的有机化学和无机化学之间的界限,在众多配合物中金属离子和有机配体形成的配合物以其花样繁多的价键形式和空间结构,在化学键理论发展、配合物性能等多样性方面引起了人们广泛的研究兴趣。
1 经典配位化学的产生和发展配合物的记载在很早就有,国外文献[2]最早记录的配合物—普鲁士蓝(Prussian Blue)是在1704年,其化学结构是FeIII4[FeII(CN)6]3,距今已有300年历史了。
我国《诗经》记载“缟衣茹藘”,“茹藘在阪”,实际上是二羟基蒽醌和铝钙离子生成红色配合物(比普鲁士蓝发现早2000多年)。
最早关于配合物的研究是1798年法国塔索尔特(Tassert)关于黄色氯化钴([Co(NH3)6]Cl3)的研究,他在CoCl2溶液中加入NH3•H2O 后没有得到Co(OH)3,而是得到了桔黄色结晶,起初认为是一种复合物(CoCl3•6NH3),但他在该桔黄色结晶的溶液中加碱后得不到NH3,也检查不出Co3+离子的存在,可见Co3+与NH3是紧密结合在一起的,而加AgNO3后却得到了AgCl沉淀,证明Cl-是游离的。
塔索尔特的报道使一些化学家开始研究这类化合物,因为当时的原子价理论不能解释这类化合物,故称之为复杂化合物,即络合物。
配位化学发展简史与现状
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精品课件
• 配位数 配合物中与中心原子直接成键的配位原子的 数目称为该中心原子的配位数。配位数是中心原于 的重要性质之一。
中心原子只要有合适的空轨道以接受来自配体的电 子,就倾向于达到尽可能高的配位数。一种中心原 于可能有几种配位数。至于某一中心原子形成某种 配合物时配位数的大小,主要取决于中心原子和配 你的性质。
中心原子对配位数的影响 中心原于在周期表中的周 期数 中心原子的配位数常随周期数的增加而增大。 通常第一周期的最高配位数为2,第二周期的最高配 位数为4,第三周期的最高配位数为6。就过渡金属 而言,第一过渡系金属体积较小,最高配位数为6, 二、三过渡系金属体积较大,最高配位数可增至8。 如Ti的最高配位数为6,而Zr的最高配位数为8。
在配合物中部分分子或离子与中心离子较紧 密地结合在一起,组成在溶液中能够稳定存 在的整体,称为“内界”。与中心离子结合 不够紧密的离子则处于“外界”。在溶液中 外界离子易于离解,内界分子或离子则难于 离解。
副价指向空间的确定位置,配合物有确定的
几何构型。
精品课件
Werner提出副价概念,藉以补充当时不完善 的原子价理论,这是他的重要贡献之一。正 是为了满足副价的要求,主价已经饱和的分 子、离子可以进一步反应生成配合物。
精品课件
中心原子(或离子)有空的价电子轨道; 配位体含有孤对电子或键电子; 中心原子(或离子)与配休相结合形成具有
一定组成和空间构型的配位个体。 ·
配合物可定义为: • 凡是由两个或两个以上含有狐对电子或
键电子电子的分子或离子(通常称为配体) 与具有空的价电子轨道的中心愿子(或离子) 组合而成的结构单元称为配位个体,含有 配位个体的化合物叫做配位化合物
配位化学的发展史
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配位化学的发展史:
最早有记载的配合物是18世纪初用作颜料的普鲁士蓝,化学式为K【Fe(CN)6Fe】。
1798年发现CoCl3·6NH3。
CoCl3和NH3都是稳定的化合物,在它们结合成新的化合物后,其性质与组分化合物不同。
这一发现开创了配位化学的研究。
19世纪就发现了更多的钴氨配合物和其他配合物。
1893年瑞士化学家A.韦尔纳首先提出这类化合物的正确化学式及配位理论。
他在配合物中引进副价的概念,提出元素在主价以外还有副价。
例如,在一系列铂(Ⅳ)的配合物中铂的主价为+4,副价为+6,由此可解释这些铂配合物的存在和离解(表1)。
生成的离子数目由溶液电导和游离氯离子的分析确定。
由于韦尔纳的出色工作,他于1913年获得诺贝尔化学奖。
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配位化学论文
工业中的配位化学
摘要:配位化学从1704年发展至今,不断创造出许多富有生命力的新领域,为化学工业的发展带来新的契机。
配位化学在化学化工方面显示出了不可替代的实用优越性。
配位化学又称络合物化学,它是近三十年来发展最迅速的化学学科之一,其研究已渗透到无机化学、分析化学、有机化学、生物化学、电化学等学科中,并在金属的提取和富集、工业分析、催化、制药、染料、水质处理等方面得到广泛的应用。
本文综述了配位化学在工业方面的应用,浅议配位化学的新发展及其近几年在化学化工工业中的发展前景。
关键词: 配位化学;配合物;发展;化学化工;应用
1前言
配位化学又称络合物化学,配位化合物简称配合物或络合物。
配合物是由一个或几个中心原子或中心离子与围绕着它们并与它们键合的一定数量的离子或分子(这些称为配位体)所组成的。
本世纪五十年代后,配位化学的发展突飞猛进,大量新配合物的制得及其结构研究,配合物中价键理论的研究,配合物的反应动力学的研究等方面在世界化学文献中占有重要的地位。
配位化学之所以有今日的进展,固然和近代科学技术及侧试设备的进步有关,而更重要的是配位化学在科学技术及工农业生产上有极广泛和重要的应用。
在工业生产中,多数应用到金属(或金属离子)的部门、工艺技以及原料、产品的分析皆或多或少地涉及到配合物。
由于配位化学在工业中的应用面广、量大不能一一详述,下面拟几个方面做扼要介绍。
2 配位化学的前期发展历程
配合物在自然界中普遍存在,历史上最早有记载的是1704年斯巴赫(Die sib ach)偶然制成的普鲁士蓝KCN·Fe(CN)2·Fe(CN)3,其后1798 年塔斯赫特(T assert)合成[Co(NH3)6]Cl3。
十九世纪末二十世纪初,A. W e r n e r创立了配位学说,成为化学历史中重要的里程碑。
二十世纪以来,配位化学作为一门独立的学科,以其蓬勃发展之势,使传统的无机化学和有机化学的人工壁垒逐渐消融,并不断与其他学科如物理化学、材料科学及生命科学交叉、渗透,孕育出许多富有生命力的新兴边缘学科,为化学学科的发展带来新的契机[2]。
1缓蚀剂原则上讲,缓蚀剂的缓蚀作用,是由子水中加入它后,在金属材质表面形成了钝化型膜、沉淀型膜或吸附型膜,因而有效地阻止或降低水中腐蚀介质对金属的腐蚀速度。
多数情况下成膜和形成配合物有关。
例如,长久以来,应用铬酸盐作为缓蚀剂,它形成钝化型膜迅速、膜层牢固、缓蚀率高,但由于它对许多水生物有毒性,故近年来,国内外都在研究用钼酸盐、钨酸盐来代替铬酸盐,当水中存在一定量的O2时,钼酸盐在金属表面的成膜机理可表示为:
最终在钢铁表面形成了〔FeMoO42- -Fe2O3〕的配合物钝化膜。
又如,六偏磷酸钠和三聚磷酸钠等线型聚磷酸盐,它的阴离子中氧原子端螯合水中Ca 2+离子,而形成一个胶溶状带电荷的配离子。
钢铁在水中腐蚀时,阳极反应的产物Fe2+离子将向阴极方向扩散移动,产生一定的腐蚀电流,Fe2+离子与聚磷酸钙配离子生成以聚磷酸钙铁为主要成份的配离子,依靠腐蚀电流电沉积于阴极表面而形成较致密的沉淀膜,因而抑制了腐蚀电池的阴极反应。
又如, 巯基苯骈噻唑是在铜表面生成配合物沉淀,因而在冷却水系统中了巯疏基苯骈噻唑是铜及铜合金设备最有效的吸附型缓蚀剂之一。
2阻垢剂目前人们常应用低分子量的聚羧酸(分子量在103~105)作为工业冷却水系统的阻垢剂,例如,一聚丙烯酸、水解马来酸酐、聚丙烯酸胺等。
这类阻垢剂在水中都会发生部分电离,离解出氢离子及聚合物负离子表示,聚合物负离子中的含氧酸根或其它含氧基团,能够螯合水中的Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cu2+等金属离子,大大降低了水中Ca2+、Mg2+等离子,因而水中析出CaCO3、Mg CO3、CaSO4等晶体的可能性大为减小,这种现象称为配合增溶。
值得一提的是某些物质兼有缓蚀和阻垢作用,如H ED P就是目前工业水处理中常用的一种兼有缓蚀和阻垢效果的水质稳定剂,它的这种优异性能是由于它在水溶液中能离解出较多的氢离子,它的阴离子能与水中金属离子形成比较稳定的五员环或六员环螯合物,从而起到阻垢的效果,再则H E D P和线型聚磷酸盐相似,是一类阴极型缓蚀剂[5]
4 配位化学近几年的研究热点
近年来,配位化学的研究热点主要集中在两个方面:以揭示金属离子和生命体系相互作用为主要研究内容的生物无机化学和以开发具有光、电、磁、超导、信息储存等特殊功能的新型材料为目的的功能配位化学。
在各国有关学者的共同努力下,这些领域的研究成果层出不穷,极大地推动了配位化学的发展。
最近几年,化学工作者对于钌配合物给予了越来越多的关注。
钌配合物的研究是配位化学和材料科学交汇的一个前沿领域,在电子跃迁、氧化还原、光磁性质等方面具有独特的意义。
R u(II)配合物的光电性质是近年来非常热门的一个研究领域。
尤其是联多吡啶R u(II)配合物,在太阳能转化、分子光电器件的研制方面占有重要地位。
多核R u(III)配合物对磁学家也是一个颇具吸引力的课题,研究这类化合物的磁相互作用,对于完善磁交换机理论模型,指导分子铁磁体的研制,具有重要的理论意义和实际意义。
Ru25+配合物([(NH3)5Ru(μ-L)R u(NH3)5]5+)是混价配合物中很有代表性的一个家族,是研究长程电子转移反应的理想模型化合物,近年来有关分子开关和分子导线的研制热潮更给这一领域的研究注入了新的活力。
混价羧酸钌[Ru2(μ-O2CR)4]+是另一类结构独特的Ru25+型配合物,它在分子铁磁体和分子电子器件的开发研制方面独具魅力[1]。
5 看法和设想
1.配位化学己渗透到冶金学的许多领域,对于冶金过程的重要性正在为人们所认识,因而有需要和可能建立配位冶金化学。
它的形成和发展将有利于系统地研究冶金过程中配合物存
在的条件、结构形态以及它们对冶金过程的影响,研究冶金过程中配合物的生成一离解平衡,生成一离解速率;研究各种金属与不同配位体之间配合离解过程的机理和规律性;提炼不同单元过程配合离解平衡的数学模型;开发新的更加合理的生产工艺。
2.冶金配位化学的形成、发展和状大,既不能单纯依靠配位化学领域的工作,也不能单纯依靠冶金领域的工作,需要二方面的共同努力,有赖于形成一支冶金配位化学的学术队伍。
3.如何提高矿物湿法浸出的浸出速度和浸出率,配合催化具有很大的潜力,值得引起足够的重视。
4.溶剂萃取近三十年来飞速发展,但还停留在经验或半经验的阶段,并未越过工艺的界限而进入科学的范筹。
因而,建立能够说明萃取过程普遍规律的严密理论和定量关系
5.离子交换法虽已相当古老,但并不成熟。
离子交换过程中配离子、配位键的作用机理有待进一步研究。
将离子交换法和溶剂萃取法相结合,集二者的优越性于一身,研制出新型高效螯合萃淋树脂是重振离子交换法值得重视的方向。
6.电解工业的电耗很大,降低电耗一直是电解工业的重要目标之一。
现在研究工作主要在以下几方面进行:研究低超压新型电极、改变电解液成分、应用旋转或悬浮电极,周期反向、脉冲电流、体搅拌、超声振动等,以上研究没有大的突破。
以中间冶化配合物为主要内容的功能电极,功能电解液,功能添加剂应重点进行研究。
7.在能源日益紧张、环境保护要求越来越严,矿物资源不断贫化、复杂化的形势下,如何以较少的能量,较快的速度,较低的成本,尽可能无污染地、完全地从矿物中提取有价金属的任务摆在冶金工作者的面前,冶金配位化学应在这些重大课题中发挥积极的作用,表现出自己的生命力。
6结束语
配位化学自发展以来一直受到广大化学家的关注,他们利用配合物的特殊性质,在各种不同的领域中给予了广泛的应用,尤其是化学化工方面,不断地给配位化学的发展注入新的生命活力。
随着科学技术的飞速发展,具有新奇性质的功能性配合物将会被相继合成并加以深入研究,对配位化学的应用都将具有更加重要的意义。
参考文献
[1] 白丽霞. 浅议配位化学的新发展及其近几年在化学化工工业中的应用[J],《中国科技信息》,2011,10(19),37.
[2]章慧主编. 配位化学原理与应用[M].第1版. 北京:化学工业出版社. 2009;58-88
[3] 王九思,陈学民,肖举强,等编著.水处理化学[M].第1 版. 北京:化学工业出版社. 2002;68-99.
[4] 徐延瓞. 配位化学在工业中的应用一[J],化学世界,1987,01,44-45.
[5] 徐延瓞. 配位化学在工业中的应用三[J],化学世界,1987,03,135-138.
[6] 殷群生. 冶金配位化学(络合物冶金)(续) [J], 湖南有色金属, 1987, 05(01), 30-34.。