配位聚合物教案

第十章配位化合物（教案提供：王日为）

一、 教学内容：第十章 配位化合物

二、 教学目的:

1.理解和掌握配合物的有关基本概念。

2.掌握配合物的命名原则，能熟练地根据化学式命名配合物，并

能由配合物名称写出相应的化学式；

3.掌握配合物结构的价键理论及理论的应用；

4.熟练掌握有关配位反应的标准稳定常数的计算以及有关配合

反应和其它（酸碱、沉淀—溶解、氧化还原等）反应的偶合反应的计算。

三、 教学重点：基本概念、价键理论、配位平衡理论与应用。

四、 学习难点：价键理论、配位平衡与其它平衡的相互影响。

五、 教学方法：讲述法+模型演示+课堂讨论。

教学进程：

新课导入：配位化合物（络合物）又称配合物。历史上记载最早的第一个配合物是亚铁氰化铁Fe4[Fe(CN)6]3（普鲁士蓝）。它是1704年普鲁士人狄斯巴赫在寻找蓝色染料时得到的。配合物的存在广泛，绝大多数无机化合物都以配合物形式存在，金属离子在生物体内基本上以配合物形式存在。随着对配合物研究的不断深入，目前配位化学已发展成一门独立的学科，配合物的应用日益广泛。它不仅在湿法冶金、电镀工业、医药工业、化学分析、有机合成的催化剂等诸多方面广为应用，而且在现代生物化学和分子生物学中也起着非常重要的作用。国内外一些重大课题，如化学模拟生物固氮、光合作用人工模拟和太阳能利用等，也都和配合物密切相关。因此，学习配合物的知识有很重要的意义。本章将简要地介绍有关配合物的基本知识。

10.1 配合物的基本概念

一、配合物的定义和组成

1. 配合物的定义

一个能接受孤对电子的简单阳离子和一定数目可以给出孤对电子的中性分子或阴离子以配位键结合，形成具有一定空间构型和特性的物质。带电荷的配位个体叫做配离子。配离子可分为配阳离子（如[Cu(NH3)4]2+,等）和配阴离子（如[Fe(CN)6]3-等）。配离子与带相反电荷的离子组成的中性化合物，如K4[Fe (CN)6]就叫做配合物。有些不带电荷的配位个体本身就是电中性化合物，如[Ni(CO)4]、[CoCl3(NH3)3]等也叫配合物或称配合分子。有时把配离子也称配合物，所以配合物包括含有配离子的化合物和电中性配合物。

2. 配合物的组成配合物由内界和外界两部分组成的。内界为配合物的特征部分，是中心原子和配体结合而成的一个相对稳定的整体，在配合物的化学式中，一般用方括号标明。不在内界的其它离子，

距离中心原子较远，构成外界：

(1)中心原子 中心原子也称形成体，位于配离子的中心位置，为配合物的核心部分。中心原子一般为具有空轨道的阳离子，常见的是过渡金属离子，如Fe 3+、Cu 2+等。还有少数配合物中心原子不是离子而是中性原子，如[Ni(CO)4]、[Fe(CO)5]中的Ni 、Fe 都是电中性原子。另外少数高氧化数的非金属元素的离子也能作为中心原子，如

[SiF 6]2-中Si(Ⅳ), [PF 6]-中的P(V)等。

(2)配体和配位原子 直接和中心原子结合的阴离子或中性分子叫做配体。提供配体的物质称为配位(或配合)剂。配体可以是简单的

阴离子，如F -, Cl -, Br -等，也可以是多原子的复杂离子，如SCN -, S 2O ,

CN −23-, R-COO -等，

以及中性分子，如NH 3, H 2O, CO, H 2N ―CH 2―CH 2―NH 2等。

配体中具有孤对电子的，直接与中心原子以配位键结合的原子称为配位原子。通常作配位原子的是电负性较大的非金属元素原子，如F, Cl, Br, I, O, S, P, C, N 等，在周期表中主要是属于V A, ⅥA, ⅦA 族的元素。另外有些配体没有配位原子，而是靠自身π键电子和中心原子配合，这样的配体叫π键配体，如烯，炔类及芳香分子等，本书对此类配合物不予讨论。

根据一个配体中所含配位原子数目的不同，可将配体分为单齿（或称单基）配体和多齿（或称多基）配体。

单齿配体：一个配体中只有一个配位原子。如,,,等(带“··”的原子为配位原子)。

3H N &&-H O &&-X &&O H 2

&&多齿配体：一个配体中有两个或两个以上的配位原子。如乙二胺

简写为en, 氨基乙酸，草酸根离子等都是多齿配体。 )(H 2222H N CH CH N &&&&———)H O CO CH H N (22&&&&)O CO OC O

(−−−&&&&多可配体：有多个配位原子, 但一定条件下仅有一个配位原子与

中心原子优先配位。例如硝基( − ) N 为配位原子, 而亚硝酸根(−)O 为配位原子；又如氰根(CN |O N 2

&&|NO O

&&-) C 为配位原子, 硫氰根（−）S为配位原子，而异硫氰根（−）N为配位原子。 (3)配位数 与中心原子直接以配位键结合的配位原子的数目称为中心原子的配位数。

|CN S

&& |CS N &&中心原子的配位数与配体的齿数有关。如果配体是单齿，那么中

心原子的配位数就是配体的数目，如[Cu(NH 3)4]2+中，

配位数是NH 3分子的数目4；若配体是多齿的，那么配位数则是配体的数目与其齿数的乘积，如乙二胺是双齿配体，在[Pt(en)2]2+中，Pt 2+的配位数为2×2=4。

中心原子的配位数一般可为2~12，以配位数2、4、6最为常见。比较常见的配位数与中心原子的电荷数有如下的关系：

中心原子电荷： +1 +2 +3 +4 常见的配位数： 2 4(或6) 6 (或4) 6(或8)

一定条件范围内，任一个中心原子都有特征配位数。例如Ag+, Cu+离子特征配位数为2，Zn2+，Ni2+离子特征配位数为4，而Fe3+ ,Co3+, Cr3+ 离子特征配位数为6。

中心原子配位数的大小，与中心原子和配体的性质（它们的电荷、半径、核外电子分布等）有关，另外还与形成配合物的外界条件有关，增大配体的浓度，降低反应的温度，有利于形成高配位数的配合物。

(4)配离子的电荷配离子的电荷等于中心原子电荷与配体总电荷的代数和。例如：

[Fe(CN)6]3-配离子电荷数=(+3)+(-1)×6 = -3

[CrCl2(H2O)4]+配离子电荷数=(+3)+(-1)×2+(0)×4 = +1

如果配体全是中性分子（如[Cu(NH3)4]2+中的NH3），则配离子的电荷数就是中心原子的电荷数。

若带电荷的配离子与外界离子组成电中性的配合物，可以根据外界离子的电荷确定配离子的电荷。例如，Na2[Cu(CN)3]中，外界离子电荷总数(+1)×2,所以[Cu(CN)3]2-的电荷数应为-2，同时还可推知中心原子是Cu+。电中性的配位个体，其中心原子和配体的电荷代数和为零，如[PtCl2(NH3)2]。

二、配合物的化学式和命名

1.配合物的化学式书写配合物的化学式时，应遵循以下原则：

(1)在含有配离子的配合物(如[Cu(NH3)4])SO4, K2[HgI4])化学式中，阳离子在前，阴离子在后。

(2)在配位个体（如[CrCl2(H2O)4]+, [CoCl(NH3)(en)2]2+, [Co(NH3)5(H2O)]3+）的化学式中，应先列出中心原子的元素符号，再依次列出阴离子配体和中性分子配体的符号，复杂的配体和有机配体用括号( )括起来，整个配位个体的化学式用方括号[ ]括起来。

不同配体依次排序：①无机配体在前，有机配体在后；②先阴离子，后中性分子；③同类配体按配位原子的元素符号的英文字母顺利排列；若配位原子相同，则按含较少原子数的配体在前，含较多原子数的配体在后；若配体中的原子数目也相同，则按与配位原子相连接的原子的元素符号英文字母顺序排列。

2.配合物的命名服从一般无机化合物的命名原则：在含配离子的化合物中，阴离子在前，阳离子在后。若为配阳离子化合物，叫“某化某”或“某酸某”；若为配阴离子化合物，则在配阴离子与外界之间用“酸”字连接，若外界为氢离子，则在配阴离子之后缀以“酸”字。

关键在于配合物内界的命名。

顺序：配体数（用二、三、四等数字表示）→配体名称，其排列顺序与书写化学式顺序一致（不同配体名称之间用中圆点“·”分开）→“合”字→中心原子名称→中心原子氧化数（加括号：用罗马数字注明）。

较复杂的配体常用圆括号（）括起来以免混淆。现举例说明：