基础化学课件PPT 配位化合物

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螯合物[Cd(en)2]2+ 比 [Cd(NH2CH3)4]2+配离子稳定。
一、螯合效应
由中心原子与多齿配体形成的环状配合物称为螯合物。 由于生成螯合物而使配合物稳定性大大增加的作用称为螯合效应。 能与中心原子形成螯合物的多齿配体称为螯合剂。 常见螯合剂大多是有机化合物,特别是具有氨基N和羧基O的;极
少数螯合剂是无机化合物。
NH2
H2N
H2C
CuII
CH2
H2C NH2
[Cd(H2O)4]2++2en = [Cd(en)2]2++4H2O
反应后溶液中微粒数增加,混乱度增大。
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二、影响螯合物稳定性的因素
第四节 螯合物和生物配体 28
螯合物的稳定性用热力学解释如下: 螯合物的稳定 性可用螯合反应的平衡常数lg K s 表示,lg K s 与热力 学函数有如下关系:
配离子是配合物的特征部分,由中心原子(离子)和配 体组成,称为配合物的内层。通常把内层写在方括号之 内。配合物中与配离子带相反电荷的离子称为配合物的 外层。
电中性的配位分子只有内层,没有外层。
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二、配合物的组成
第一节 配位化合物的基本概念 8
难解离
易解离
[Cu (NH3)4] SO4
如 •双齿配体:乙二胺(en)
H2N-CH2-CH2-NH2
•三齿配体:二亚乙基三胺(DEN) H2NCH2CH2 NHCH2CH2 NH2
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二、配合物的组成
第一节 配位化合物的基本概念 13
• 六齿配体:乙二胺四乙酸根(Y4-)
-OO CH C2
NC -OCC H2
OH2
H2 C
➢ 在生化检验、环境监测和药物分析等领域,以配位反应为 基础的分析方法应用极为广泛。
➢ 在分子水平上研究生命金属与生物配体之间相互作用的生 物无机化学日益兴起。
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二、配合物的组成 1. 配合物的内层和外层
第一节 配位化合物的基本概念 7
大多数配合物由配离子与带相反电荷的离子组成: [Ag(NH3)2](OH)2、Na2[HgI4]、K[Fe(NCS)4]、[Pt(NH3)2] Cl2
3. 了 解 d-d跃迁和配合物的颜色;影响螯合物稳定性 的因素;生物配体及配合物在医学上的意义。
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第一节 配位化合物的基本概念
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一.什么是配位化合物
阳离子(或原子)与一定数目的阴离子(或中性分子) 以配位键结合形成的不易解离的复杂离子(或分子)称 为配离子(或配位分子)。含有配离子的化合物和配位 分子统称为配合物。
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三、配合物的命名 配合物的命名实例
第一节 配位化合物的基本概念 22
[Cu(NH3)4]2+
四氨合铜(II)离子
[CoCl2(NH3)4]+
二氯·四氨合钴(III)离子
[Fe(en)3]Cl3 [Ag(NH3)2]OH H2[PtCl6]
三氯化三(乙二胺)合铁(III) 氢氧化二氨合银(I) 六氯合铂(IV)酸
例: 酸: 碱: 盐:
中性分子
H[Cu(CN)2] [Cu(NH3)4](OH)2 [Cu(NH3)4]SO4 [Ni(CO)4]
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二、配合物重要性
第一节 配位化合物的基本概念 6
➢ 生物体中的许多必需微量元素都是以配合物形式存在的。
➢ 体内许多生物催化剂(酶)是金属配合物。
➢ 许多药物本身就是配合物,或在体内形成配合物发挥作用 。
第四节 螯合物和生物配体 25
H2C H2C
NH2 H2N CuII
NH2 H2N
CH2 CH2
[Cu(en)2]2+
H3C CO
CH3 OC
HC
CuI
CH
CO H3C
OC CH3
二(乙酰丙酮)合铜(I)
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二、影响螯合物稳定性的因素
2. 螯合环的数目
多齿配体中的配位原子 愈多,形成螯环就愈多, 螯合物就愈稳定。
例 如 : 乙 二 胺 四 乙 酸 (EDT A) 及 其 盐 , 它 的 负 离 子 与 金属离子可形成具有5个螯 合环的稳定性很高的螯合 物。
第四节 螯合物和生Hale Waihona Puke Baidu配体 26
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二、影响螯合物稳定性的因素
第四节 螯合物和生物配体 27
3. 螯合物的稳定性用热力学解释
在与多齿配体en形成螯合物时,1个配体en可取代2个 H2O, 如
CH2 H2N
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二、影响螯合物稳定性的因素
1. 螯合环的大小
绝大多数螯合物中,以 五 元 环和六元环的螯合物最稳定。 五元环的键角接近于C的sp 3 杂化轨道的夹角(108º) , 张 力小,环稳定。 六元环螯合物,配体共轭双 键 上 C 为 sp 2 杂化,与六元环的 键角(120º)相符。
[SiF6]2-
配体 配位原子
NH3
N
CO
C
F-
F
配位原子的最外电子层 都有孤对电子,常见的 是电负性较大的非金属 的原子N、O、C、S、 F、Cl、Br、I
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二、配合物的组成 单齿配体和多齿配体
第一节 配位化合物的基本概念 11
➢单 齿 配 体 :只含有一个配位原子的配体称为单齿配体。 如
中心原子 配体
外层
内层
配合物
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二、配合物的组成 2. 中心原子
第一节 配位化合物的基本概念 9
配合物中接受孤对电子的阳离子或原子统称为中心原子。
中心原子一般是金属离子,大多为过渡元素,特别是第Ⅷ B族元素以及相邻近的一些副族元素。某些副族元素的原子 和高氧化值非金属元素的原子也是较常见的中心原子,
第十一章 配位化合物
Coordination Compounds
内容提要
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1. 配位化合物的基本概念
①配合物的定义 ②配合物的组成 ③配合物的命名
2. 配合物的化学键理论
①配合物的价键理论 ②晶体场理论
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内容提要
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3. 配位平衡
①配位平衡常数 ②配位平衡的移动
4. 鳌合物和生物配体
O CO-
CN H2 C CO-
H2 O
Ethylenediaminetetraacetic ion, EDTA
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二、配合物的组成 4. 配位数 (常见2、4、6)
第一节 配位化合物的基本概念 14
配合物中直接与中心原子以配位键结合的配位原子的 数目称为配位数。
配位数 = 中心原子与配体形成配位键的数目
r G m 2 . 3 0 3 R T l g K s r H m T r S m
[Cd(en)2]2+ 与 [Cd(NH2CH3)4]2+相比, 由于两者各 生成 4 个 N→Cd配键, rHm 基本相等,而生成
[Cd(en)2]2+的 rSm 值大,rGm小,lg K s 大,因此
第一节 配位化合物的基本概念 18
配离子的电荷数等于中心原子和配体总电荷的代数和:
例1. [Cu(NH3)4]2+ 配离子电荷数=1×(+2)+4×0=+2。
例2. [HgI4]2配离子的电荷数=1×(+2)+4×(-1)=-2。
外层离子的电荷总数和配离子的电荷总数相等,而符 号相反,所以由外层离子的电荷可以推断出配离子的电 荷及中心原子的氧化值。
[Co(ONO)(NH3)5]SO4 硫酸亚硝酸根·五氨合钴(III)
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三、配合物的命名 配合物的命名实例
第一节 配位化合物的基本概念 23
[Co(NH3)5(H2O)]2(SO4)3 硫酸五氨·水合钴(III)
[Co(NH3)2(en)2]Cl3
氯化二氨·二(乙二胺)合钴(III)
NH3、H2O、CN-、F-、Cl其配位原子分别为
N、O、C、F、Cl
➢ 少数配体虽有两个配位原子,由于两个配位原子 靠 得 太 近 ,只能选择其中一个与中心原子成键,故仍属单齿 配体,如
NO2-、ONO-、SCN-、NCS-
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二、配合物的组成
第一节 配位化合物的基本概念 12
➢ 多齿配体:含有两个或两个以上配位原子的配体称为 多齿配体。
)2Cl2]
Cr3+、Al3+、Pt4+、Fe3+、Fe2 [PtCl6]2-、 [Cr(NH3)4 +、Co3+、Co2+、Ni2+、Pb4+ Cl2]+、[Fe(CN)6]3-、[
Ni(NH3)6]2+、[Co(NH 3)3(H2O)Cl2]
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二、配合物的组成 5. 配离子的电荷
第一节 配位化合物的基本概念 17
一些金属离子的配位数
配位数 2 4
6
金属离子
实例
Ag+、Cu+ 、Au+
[Ag(NH3)2]+、[Cu(CN )2]-
Cu2+、Zn2+、Cd2+、Hg2+、 [HgI4]2-、
Al3+、Sn2+、Pb2+、Co2+、Ni [Zn(CN)4]2-、[Pt(NH3
2+、Pt2+、Fe3+、Fe2+
四氨合铜(II)离子
三、配合物的命名
第一节 配位化合物的基本概念 21
3. 配体命名顺序:
① 先无机配体,后有机配体; ② 先阴离子,后分子; ③ 按配位原子元素符号字母序; ④ 配位原子相同,原子数目少的配体在前(先简单,后 复杂); ⑤ 配位原子、配体原子数目相同,按配位原子连接的原 子的元素符号字母序;
NH4[Co(NO2)4(NH3)2] [Ni(CO)4] NH4[Cr(NCS)4(NH3)2]
[PtNH2(NO2)(NH3)2]
四硝基·二氨合钴(III)酸铵
四羰基合镍(0)
四(异硫氰酸根) ·二氨合铬(III) 酸铵 氨基·硝基·二氨合铂(II)
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第四节 螯合物和生物配体
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➢ 配体为单齿配体:
中心原子的配位数=配体的数目
例如:
[Cu(NH3)4]2+,配位数=4
➢ 配体为多齿配体: 中心原子的配位数≠配体的数目
例如: [Cu(en)2]2+,配位数= 4,配体数=2
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二、配合物的组成 决定配位数大小的因素:
第一节 配位化合物的基本概念 15
① 中心原子电子层结构 • 第二周期元素价层为2s,2p共4个道最多只能容纳4对 电子,故配位数最高为4。
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三、配合物的命名
第一节 配位化合物的基本概念 20
2. 配离子及配位分子的命名:
配体数-配体名称-“合”-中心原子名称(氧化值)
• 配体数目用二、三、四等数字表示 • 复杂的配体名称写在圆括号中,以免混淆 • 不同配体之间以中圆点“·”分开
例:
[Cu(NH3)4]2+
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①鳌合效应 ②影响鳌合物稳定性的因素 ③生物配体(自学)
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教学基本要求
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1. 掌握配位化合物的组成及命名;配位化合物的价键 理论;sp、sp3、dsp2、sp3d2、d2sp3等杂化轨道,内 轨型和外轨型配位化合物;配位平衡的基本概念和稳 定常数的意义及简单应用。
2. 熟 悉 晶体场理论;中心离子d轨道在八面体场中的 分裂;晶体场稳定化能;光谱化学顺序;分裂能及电 子成对能;高自旋与低自旋配位化合物;影响配合物 稳定性的因素;螯合物及螯合效应。
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三、配合物的命名
第一节 配位化合物的基本概念 19
1. 配位化合物的命名: 阴离子在前、阳离子在后
• 配阳离子: “某化某”、 “氢氧化某”、“某酸某”
[Fe(en)3]Cl3、[Ag(NH3)2]OH、[Cu(NH3)4]SO4
• 配阴离子: “某酸”、 “某酸某”
H2[PtCl6]、NH4[Co(NO2)4(NH3)2]
[BeCl4]2-、[BF4]-
• 第二周期以后的元素,价层为(n-1)d, ns, np或ns, np, nd, 配位数可超过4。
[AlF6]3-、[SiF6]2
② 空间效应:中心原子体积大,配体的体积小,有利 于生成配位数大的配离子。
[AlF6]3-, [AlCl4]-, [BF4]-
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如 [Ni(CO)4]中的Ni(0)
[SiF6]2-中的Si(Ⅳ)
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二、配合物的组成 3. 配体和配位原子
第一节 配位化合物的基本概念 10
与中心原子以配位键结合的阴离子或中性分子称为 配体。 配体中直接向中心原子提供孤对电子形成配位键的
原子称为配位原子。
配合物 [Ag(NH3)2]+ [Ni(CO)4]
二、配合物的组成
③ 静电作用:
第一节 配位化合物的基本概念 16
• 中心原子的电荷愈多,愈有利于形成配位数大的 配离子
[PtCl4]2-, [PtCl6]2-
• 配体所带的电荷愈多,配体间的斥力就愈大,配 位数相应变小
[Ni(NH3)6]2+, [Ni(CN)4]2-。
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二、配合物的组成
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