《配位化合物课件,配位化合物知识点总结.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《配位化合物课件,配位化合物知识点总结.ppt（59页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、无机部分专题八：配位化合物第八章第八章 配位化合物配位化合物8.1 配合物的组成和定义配合物的组成和定义 8.3 配合物的异构现象配合物的异构现象8.2 配合物的类型和命名配合物的类型和命名8.5 配位解离平衡配位解离平衡8.6 螯合物的稳定性螯合物的稳定性*8.4 配合物的化学键本性配合物的化学键本性8.7 配合物在生物、配合物在生物、医药方面的应用医药方面的应用1、掌握配位化合物的组成、定义、类型和结构、掌握配位化合物的组成、定义、类型和结构特点。特点。2、理解并掌握配位离解平衡的意义及有关计算。、理解并掌握配位离解平衡的意义及有关计算。本章要求本章要求按按电子对提供方式分正常共价键和配位
2、电子对提供方式分正常共价键和配位共价键。共价键。回顾一回顾一:共价键的分类共价键的分类COCO分子的结构：分子的结构：C:2s22px12py13pzO:2s22px12py12pz2 lewis酸酸：凡是可以接受电子对的分子、离子或：凡是可以接受电子对的分子、离子或原子原子，如如Fe3+,Fe,Ag+,BF3等。等。lewis碱碱：凡是给出电子对的离子或分子：凡是给出电子对的离子或分子，如如:X,:NH3,:CO,H2O:等。等。酸碱反应实质：形成配位键，生成配位化合物酸碱反应实质：形成配位键，生成配位化合物回顾二回顾二:酸碱电子理论酸碱电子理论Cu2+4 NH38.1 配合物的组成与定义配
3、合物的组成与定义 8.1.1 配合物的配合物的定义定义8.1.2 配合物的配合物的组成组成实验例实验例：CuSO4加氨水加氨水，浅蓝色沉淀浅蓝色沉淀Cu(OH)2SO4加氨水加氨水，沉淀溶解，生产，沉淀溶解，生产绛蓝色溶液绛蓝色溶液。加加BaCl2，白色沉淀，白色沉淀加加NaOH，无沉淀，无沉淀碱性条件下加热，无气体放出碱性条件下加热，无气体放出说明：新生产的分子中几乎没有游离的说明：新生产的分子中几乎没有游离的Cu2+和和NH3定定义义：以以具具有有接接受受电电子子对对的的空空轨轨道道的的原原子子和和离离子子为为中中心心，与与一一定定数数量量的的可可以以给给出出电电子子对对的的离离子子或或分
4、分子子按一定的组成和空间构型形成的化合物。按一定的组成和空间构型形成的化合物。8.1.1配位化合物定义配位化合物定义配位键的形成配位键的形成：中心离子（原子）提供空轨：中心离子（原子）提供空轨道，配位体上的配位原子提供孤对电子。道，配位体上的配位原子提供孤对电子。中心离子中心离子（原子）（原子）配位体配位体Cu(NH3)4SO4Co(NH3)6Cl3K3Fe(NCS)68.1.2配位化合物的组成配位化合物的组成Co(NH3)6Cl3内界内界(配位个体配位个体)外界外界配体配体中心离子中心离子配位原子配位原子配位数配位数Fe(CO)5K3Fe(NCS)6Cu(NH3)4SO4练习：分析下列配合物
5、的组成练习：分析下列配合物的组成1、中心离子（或原子）、中心离子（或原子）具有空轨道接受孤对电子的分子或离子。具有空轨道接受孤对电子的分子或离子。v一般为带正电的过渡金属离子一般为带正电的过渡金属离子Co(NH3)63+,Fe(CN)64-,HgI42-v电中性原子：电中性原子：Ni(CO)4,Fe(CO)5,Cr(CO)6v非金属元素原子：非金属元素原子：SiF62-,PF6-2、配体（配位原子）、配体（配位原子）配位体配位体：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;配位原子配位原子：配位体中与中心原子：配位体中与中心原子直接直接键合的原子。键合的原子。配位体配位体又因含有的
6、配位原子数目不同分为配位体又因含有的配位原子数目不同分为单单齿齿配位体配位体和和多齿多齿配位体配位体。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多齿配体多齿配体：一个配体中含有多个配位原子一个配体中含有多个配位原子乙二胺乙二胺（en）乙二酸根（草酸根）乙二酸根（草酸根）六齿配体六齿配体EDTA配合物的结构配合物的结构 配位数是与中心原子成键的配位原子总数。配位数是与中心原子成键的配位原子总数。3、配位数、配位数(+3)Fe(CN)63(赤血盐赤血盐)(+2)Fe(CN)64(黄血盐黄血盐)Fe(CO)54、配离子电荷、配离子电荷配离子电荷等于中心离子和配体两者电荷的
7、代配离子电荷等于中心离子和配体两者电荷的代数和。数和。？配合物内界是否一定带电？配合物内界是否一定带电8.2 配合物的类型和命名配合物的类型和命名 8.2.1 配合物的配合物的类型类型8.2.2 配合物的配合物的命名命名8.2.1配合物的类型配合物的类型1、按中心离子数、按中心离子数2、按配体种类、按配体种类v水合水合Cu(H2O)62+v卤合卤合AlF63-v氨合氨合Co(NH3)63+v氰合氰合Fe(CN)64-v单核单核v多核多核3、按成键类型、按成键类型v 经典配合物经典配合物v簇状配合物簇状配合物（金属金属键）（金属金属键）v烯烃不饱和配合物烯烃不饱和配合物v夹心配合物夹心配合物v穴
8、状配合物穴状配合物叶绿素叶绿素Vit B124、按配体类型、按配体类型v简单配合物简单配合物单齿配体单齿配体一个配位原子一个配位原子（NH3,H2O,CN-)v螯合物螯合物多齿配体多齿配体两个两个(含含)以上配位原子以上配位原子(en,EDTA)v金属羰基配合物金属羰基配合物Ni(CO)4v簇状配合物簇状配合物v有机金属配合物有机金属配合物v多酸配合物多酸配合物 H2H2CH2 N N CH2CuCH2 N N CH2H2H22+v 特殊配合物特殊配合物金属羰基化合物金属羰基化合物有机金属配合物有机金属配合物配酸：配酸：酸酸配碱：氢氧化配碱：氢氧化配盐：先阴离子后阳离子，简单酸根加配盐：先阴离
9、子后阳离子，简单酸根加“化化”字，字，复杂酸根加复杂酸根加“酸酸”字。字。8.2.2配合物的命名配合物的命名配合物的命名原则：配合物的命名原则：配合物内界命名：配位体数配合物内界命名：配位体数配位体名称配位体名称(不不同配位体名称之间以中圆点同配位体名称之间以中圆点()分开分开)合合中心离子中心离子（氧化数）（氧化数）配体数配体数配体名称配体名称合合中心元素名称（氧化态值）中心元素名称（氧化态值）以二、以二、三、四三、四表示表示不同不同配体配体“”分开分开以罗马数字以罗马数字、表示表示配体次序：配体次序：先离子后分子先离子后分子，例如：，例如：KPtCl3NH3：三氯：三氯氨氨合铂合铂()酸钾
10、；酸钾；同是离子或同是分子，按配位原子元素符号的同是离子或同是分子，按配位原子元素符号的英文字母顺序排列英文字母顺序排列，例如：例如：Co(NH3)5H2OCl3：氯：氯化五氨化五氨水合钴水合钴()；配位原子相同，少原子在先配位原子相同，少原子在先；配位原子相同，；配位原子相同，且配体中含原子数目又相同，且配体中含原子数目又相同，按非配位原子的元素按非配位原子的元素符号英文字母顺序排列符号英文字母顺序排列，例如：，例如：PtNH2NO2(NH3)2：氨基：氨基硝基硝基二氨合铂二氨合铂()；先无机后有机先无机后有机，例如：，例如：KPtCl3(C2H4)：三氯：三氯乙乙烯合铂烯合铂()酸钾。酸钾
11、。硫酸四氨合铜硫酸四氨合铜()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()Cu(NH3)4SO4K3Fe(NCS)6H2PtCl6Cu(NH3)4(OH)2KPtCl5(NH3)五氯五氯氨合铂氨合铂()酸钾酸钾例：例：CoCl(NH3)(en)2SO4硫酸硫酸氯氯氨氨二（乙二胺）合钴二（乙二胺）合钴()一些习惯叫法一些习惯叫法：Cu(NH3)42+铜氨配离子铜氨配离子Ag(NH3)2+银氨配离子银氨配离子K2PtCl6氯铂酸钾氯铂酸钾K3Fe(CN)6铁氰化钾铁氰化钾(俗名赤血盐俗名赤血盐)K4Fe(CN)6亚铁氰化钾亚铁氰化钾(俗名黄血盐俗
12、名黄血盐)8.3 配合物的异构现象配合物的异构现象 8.3.1 立体异构现象立体异构现象8.3.2 结构异构现象结构异构现象8.4 配合物的化学键本性配合物的化学键本性 8.4.1 价键理论价键理论 8.4.2 晶体场理论晶体场理论基本要点：基本要点：(1)中心原子中心原子(M):价电子层有空轨道价电子层有空轨道,是电子对接受体是电子对接受体;配体配体(L):提供孤对电子提供孤对电子,是电子对给予体是电子对给予体;二者形成二者形成 配位键配位键ML.(2)中心原子采用杂化轨道成键中心原子采用杂化轨道成键.(3)中心原子杂化方式与配合物空间构型有关中心原子杂化方式与配合物空间构型有关.8.4.1
13、价键理论价键理论配位键形成条件配位键形成条件:成键原子一方有孤对电子成键原子一方有孤对电子;另一方有空轨道另一方有空轨道.配位键的形成配位键的形成:配位键是由中心原子空的杂化轨道与配位原子配位键是由中心原子空的杂化轨道与配位原子充满孤对电子的原子轨道充满孤对电子的原子轨道相互重叠相互重叠而形成的。而形成的。1、配键配键和和配键配键Co(NH3)63+Co3+:3s23p63d6孤对电子孤对电子空轨道空轨道填入配键配键配键配键3d4s4p4d 配键配键键键C2H2的的键电子键电子填入填入Pt的空轨道的空轨道配键反馈反馈键：键：中心离子上的孤对电子反过来给予配体中心离子上的孤对电子反过来给予配体配
14、键ML反馈键羰基配合物羰基配合物Ni(CO)4比较比较 Fe(H2O)62+和Fe(CN)64-Fe2+:3d64d4s4p3d与 H2O配位：配位：O的电负性大，不易给出孤对电子的电负性大，不易给出孤对电子中心离子的电子结构不变中心离子的电子结构不变与 CN-配位：配位：C的电负性小，较易给出孤对电子的电负性小，较易给出孤对电子使中心离子电子结构发生变化使中心离子电子结构发生变化2、内轨和外轨型配合物、内轨和外轨型配合物Fe(H2O)62+:sp3d2杂化杂化4d4s4p3dFe(CN)62+:d2sp3杂化杂化4d4s4p3d外轨型外轨型 正八面体正八面体 内轨型内轨型 正八面体正八面体u
15、中心离子电子层结构中心离子电子层结构不变不变usp,sp2,sp3,sp3d2杂化杂化u配体：孤对电子进入配体：孤对电子进入外层轨道外层轨道u配位原子电负性较大：配位原子电负性较大：F-,H2Ou中心离子电子层结构中心离子电子层结构改变未成对电子重新成改变未成对电子重新成对，让出内轨道对，让出内轨道udsp2,d2sp3杂化杂化u配体：孤对电子进入配体：孤对电子进入内层轨道内层轨道u配位原子电负性较小：配位原子电负性较小：CN-,NO2-NH3,Cl-,RNH2:有时内轨，有时外轨有时内轨，有时外轨中心离子电荷数高中心离子电荷数高倾向内轨型倾向内轨型外轨型外轨型内轨型内轨型利用磁性实验利用磁性
16、实验磁矩磁矩单电子数单电子数计算：计算：Fe(H2O)62+Fe(CN)64-实验测得实验测得计算得计算得推测构型推测构型如何确定配合物是内轨型还是外轨型？如何确定配合物是内轨型还是外轨型？小结小结：价键理论的优势价键理论的优势：直观明了，使用方便，很好地：直观明了，使用方便，很好地解释了配合物的空间构型、磁性、稳定性。解释了配合物的空间构型、磁性、稳定性。局限性局限性：无法定量地说明配合物的性质，无：无法定量地说明配合物的性质，无 法解法解释配合物的颜色（吸收光谱）。释配合物的颜色（吸收光谱）。8.5 配位解离平衡配位解离平衡 8.5.1 配位解离平衡和平衡常数配位解离平衡和平衡常数8.5.
17、2 配位解离平衡的移动配位解离平衡的移动1、配位解离平衡、配位解离平衡 配位和解离速度相同时，体系达到平衡状态，配位和解离速度相同时，体系达到平衡状态，叫叫配位解离平衡。配位解离平衡。8.5.1配位解离平衡和平衡常数配位解离平衡和平衡常数2、稳定常数与不稳定常数、稳定常数与不稳定常数Cu(NH3)42+Cu2+4NH3Cu2+4NH3Cu(NH3)42+解离常数解离常数稳定常数稳定常数 Cu2+NH3=Cu(NH3)2+K1Cu(NH3)2+NH3=Cu(NH3)22+K2Cu(NH3)22+NH3=Cu(NH3)32+K3Cu(NH3)32+NH3=Cu(NH3)42+K4逐级稳定常数逐级稳
18、定常数(分步稳定常分步稳定常数数)标准总稳定常数标准总稳定常数利用配合物的稳定常数，可以判断配合物的稳利用配合物的稳定常数，可以判断配合物的稳定性定性，与根据，与根据Ksp来判断溶解度类似，用稳定常数时，来判断溶解度类似，用稳定常数时，首先要看配合物的类型是否相同。首先要看配合物的类型是否相同。如：如：Cu(NH3)42+与与Zn(NH3)42+类型类型相同相同，可，可直接直接进行比较。而进行比较。而Ni(en)32+与与Ni(CN)42-类型类型不同不同，应，应计算计算出在同浓度的出在同浓度的Ni(en)32+和和Ni(CN)42-溶液中溶液中Ni2+才能进行比较。才能进行比较。【例例】在在
19、1.0mL0.040molL-1AgNO3溶液中，加入溶液中，加入1.0mL2.0molL-1氨水溶液，计算在平衡后溶液中氨水溶液，计算在平衡后溶液中Ag+的浓度。（已知的浓度。（已知21.62107）溶液体积加倍溶液体积加倍初始浓度初始浓度/molL-1Ag+2NH3Ag(NH3)2+0.0201.0平衡浓度平衡浓度/molL-1x0.020-x1.0-2(0.020-x)x1.410-90.0【解解】x=1.4*10-9mol/L8.5.2配位解离平衡的移动配位解离平衡的移动1、配位平衡和酸碱平衡配位平衡和酸碱平衡平衡平衡化学平衡只是一种相对的平衡，当条件改变时，化学平衡只是一种相对的平衡
20、，当条件改变时，原有的平衡会被打破，产生新的平衡，配合平衡原有的平衡会被打破，产生新的平衡，配合平衡也不例外：也不例外：M+nL MLn 这是由于形成配合物后这是由于形成配合物后，Cu2+和和Zn2+，Cu2+/Cu和和Zn2+/Zn，使金属离子的氧化能使金属离子的氧化能力降低力降低，金属的还原能力升高。金属的还原能力升高。VZnSO4CuSO4加入氨水加入氨水加入氨水加入氨水往硫酸铜溶液中加入氨水往硫酸铜溶液中加入氨水直至生成的沉淀溶解，可发现直至生成的沉淀溶解，可发现电表的读数变小电表的读数变小。而往硫酸锌溶液中加入氨而往硫酸锌溶液中加入氨水，可观察到电表读数增大水，可观察到电表读数增大。
21、在右图的铜锌原电池中测在右图的铜锌原电池中测得电池电动势为得电池电动势为1.10V。2、配位平衡和氧化还原平衡配位平衡和氧化还原平衡【例例】已知已知Cu2+2eCu，0.337V，Cu(NH3)42+的的41.381012，求求Cu(NH3)42+/Cu的的【解解】1.0molL-11.0molL-1Cu2+2e=Cu=-0.05922lg1c Cu2+=-0.05922lg1c Cu2+【例例】在反应在反应中，加中，加CN-，问新的反应问新的反应能否进行？能否进行？思路：判断能否进行思路：判断能否进行（已知）（已知）?Ag+AgCl(s)Ksp=1.5610-10NaClNH3Ag(NH3)
22、2+2=1.62 107Br-AgBr(s)Ksp=7.710-13S2O32-Ag(S2O32-)23-2=2.38 1013I-AgI(s)Ksp=1.5 10-16CN-Ag(CN)2-2=1.3 1021S2-Ag2S(s)Ksp=1.6 10-493、配位解离平衡和沉淀溶解平衡、配位解离平衡和沉淀溶解平衡 可见，沉淀与配位物的转化过程，其实质也是沉可见，沉淀与配位物的转化过程，其实质也是沉淀剂和配位剂争夺金属离子。沉淀的生成和溶解，配淀剂和配位剂争夺金属离子。沉淀的生成和溶解，配合物的生成和破坏，主要取决于合物的生成和破坏，主要取决于沉淀的溶度积沉淀的溶度积和和配合配合物的稳定常数物
23、的稳定常数的大小，也与的大小，也与沉淀剂和配位剂浓度沉淀剂和配位剂浓度的大的大小有关。小有关。【解解】AgCl+2NH3 Ag(NH3)2+Cl-平衡浓度平衡浓度/molL-1 x0.0500.050NH32Ag(NH3)2+Cl-KKsp2NH32(0.050)21.5610-101.62 107解得：解得：NH30.99mol/LcNH30.99+20.0501.09mol/L【例例】在在1L氨水中溶解氨水中溶解0.050mol/L的的AgCl，问氨，问氨水的最初浓度是多少？水的最初浓度是多少？(已知已知Ag(NH3)2+的的21.62 107，AgCl的的Ksp=1.5610-10)8.
24、6 螯合物的稳定性螯合物的稳定性 8.6.1螯合效应螯合效应8.6.2 螯合物的应用螯合物的应用 螯合物的稳定性螯合物的稳定性螯合效应螯合效应：螯合物比具有相同配位原子的简单配：螯合物比具有相同配位原子的简单配合物稳定。合物稳定。8.74 )Ni(NH 18.83Ni(en)7.12 )CHCd(NH 10.09 Cd(en)9.46 )Zn(NH 10.83 Zn(en)13.32 )Cu(NH 20.00Cu(en)lg lg 263232432222432224322+KK简单配合物简单配合物螯合物螯合物8.6.1螯合效应螯合效应螯合个体的稳定性与中心原子和配体所形成的螯合个体的稳定性与
25、中心原子和配体所形成的螯环的大小和数目有关。螯环的大小和数目有关。含五元环和六元环的螯合个体是稳定的，与同含五元环和六元环的螯合个体是稳定的，与同一中心原子所形成的螯合个体中的螯环越多，该螯一中心原子所形成的螯合个体中的螯环越多，该螯合个体就越稳定。合个体就越稳定。螯合效应可以用熵效应来解释。螯合效应可以用熵效应来解释。例如例如:Cu(H2O)42+4NH3 Cu(NH3)42+4H2OS=0Cu(H2O)42+2en Cu(en)22+4H2OS0根据根据GHT SRT lgK S，G，K。螯螯合合剂剂的的种种类类很很多多，其其中中最最常常见见的的是是氨氨羧羧螯螯合合剂剂。如如:氨氨 基基
26、乙乙 酸酸(NH2CH2COOH)、氨氨基基三三乙酸、乙二胺四乙酸等等。乙酸、乙二胺四乙酸等等。EDTA(乙乙二二胺胺四四乙乙酸酸)，常用简式常用简式H4Y表示。表示。螯合剂螯合剂能形成螯合物的配位剂叫做螯合剂。能形成螯合物的配位剂叫做螯合剂。一般常一般常用的螯合剂都是有机化合物，其配位原子常为用的螯合剂都是有机化合物，其配位原子常为N、O、S、P等。等。螯合物稳定性高，很少有逐级离解现象，且一螯合物稳定性高，很少有逐级离解现象，且一般有特性颜色，难溶于水，而易溶于有机溶剂。般有特性颜色，难溶于水，而易溶于有机溶剂。利用这些特点，螯合物广泛应用于金属离子的沉利用这些特点，螯合物广泛应用于金属离子的沉淀，溶剂萃取分离，比色定量分析和滴定分析等淀，溶剂萃取分离，比色定量分析和滴定分析等方面。方面。8.6.2 螯合物的应用螯合物的应用8-7配合物在生物、医药配合物在生物、医药等方面的应用等方面的应用叶绿素叶绿素Vit B12