配合物 知识点总结一、配位化合物的定义由提供孤电子对(NH3、H2O、X-或π电子的物种与提供适当空轨道的物种(金属原子或金属离子)组成的化合物称为配位化合物,简称为配合物二、配位化合物的组成1.配合物由内界和外界组成外界为简朴离子,配合物可以无外界,但不可以无内界例如:Fe(CO)5、Pt(NH3)2Cl22.内界由中心体和配位体组成1) 中心体:提供适当的空轨道的原子或离子,绝大部分是d区或ds区元素用M表达 (2) 配位体 (L)(简称配体):提供孤对电子对或π电子的离子,离子团或中性分子三、配位化合物的分类 1.配体提供孤电子对,占有中心体的空轨道而形成的配合物例如: , 2.配体提供π电子,占有中心体的空轨道而形成的配合物 例如: 配体提供:2个π电子 4个π电子 6个π电子四、 配位体1. 根据配体中配位原子的不同,配体可分类成:(1) 单基(齿)配体:配体中只具有一个配位原子;例如:NH3、H2O2) 多基(齿)配体:配体中具有两个或两个以上的配位原子由单齿配体组成的配合物,称为简朴配合物;由多齿配体组成的配合物,称为螯合物。
2.一些常见的配体:(1) 单基配体:X-:F-、Cl-、Br-、I-、H2O、CO 、NO、OH- (2) 双基配体:en (乙二胺) H2NCH2CH2NH2、ox2-(草酸根)五、配位数1.中心原子(或离子)所接受的配位原子的数目,称为配位数2.若单基配体,则配位数 = 配体数;若多基配体,则配位数 = 配体数 配位原子数 / 每个配体六、配位化合物的命名1.从总体上命名(1) 某化某:外界是简朴阴离子,[Cr(H2O)4Cl2]Cl,氯化二氯·四氨合铬(Ⅲ)(2) 某酸某:a.外界是含酸根离子:[Co(NH3)5Br]SO4:硫酸溴·五氨合钴(Ⅲ)b.内界是配阴离子:K3[Fe(CN)6]:六氰合铁(Ⅲ)酸钾2.内界的命名(1) 内界的命名顺序:配体名称 + 合 + 中心体名称 + (用罗马数字表达的中心体氧化数)例如:[PtCl2(NH3)(C2H4)]:二氯·氨·(乙烯)合铂(Ⅱ)(2) 配体的命名顺序:a.先无机配体后有机配体,有机配体名称一般加括号,以避免混淆;b.先命名阴离子配体,再命名中性分子配体;c.对于都是中性分子(或阴离子),先命名配体中配位原子排在英文字母顺序前面的配体,例如NH3和H2O,应先命名NH3;d.若配位原子数相同,则先命名原子数少的配体。
例如:NH3、NH2OH,先命名NH33) 配体的名称a.M←SCN 硫氰酸根 (-SCN)、M←NCS 异硫氰酸根 (-NCS)、M←NO2 硝基 (-NO2)、M←ONO 亚硝酸根 (-ONO)、 NO 亚硝酰基、CO 羰基、M←CN 氰根、M ←NC 异氰根3.多核配合物的命名在桥基配体名称前面加上希腊字母μ ,例如: 三( μ- 羰基)·二[三羰基合铁(0 )] 二( μ- 氯)·二[二氯合铁(Ⅲ )] 氯化μ – 羟·二[五氨合铬(Ⅲ )]七、几种常见配位数的配合物的几何异构现象a.四配位:(i) 正四周体:不存在几何异构体(ii) 平面四方:M — 中心体 , AA, AB — 双齿配体 ,a, b, c — 单齿配体配合物类型()几何异构体数目12312 b.五配位:配合物类型三角双锥几何异构体数目12354710四方锥几何异构体数目12364915c.六配位:只讨论正八面体几何构型:配合物类型Ma4e2(Ma4ef)Ma3d3Ma3defMa2c2e2MabcdefM(AB)2ef几何异构体数目2245156(4) 拟定几何异构体的方法 ¾¾ 直接图示法a.只有单齿配体的配合物,以Ma2cdef为例(9种):第一步,先拟定相同单齿配体的位置 ① ② 第二步,再拟定其他配体的位置① (6种):② (3种): b.既有单齿配体,又有双齿配体的配合物,以M(AB)2ef为例(6种)第一步,先固定双齿的位置 ① ② 第二步,拟定双齿配体中配位原子的位置.① ② 第三步,最后拟定单齿配体的位置. 八、配合物的化学键理论⑴价键理论1.价键理论的基本内容:(1) 配合物的中心体M与配体L之间的结合,一般是靠配体单方面提供孤对电子对与M共用,形成配键M ←∶L,这种键的本质是共价性质的,称为σ配键。
2) 形成配位键的必要条件是:配体L至少具有一对孤对电子对,而中心体M必须有空的价轨道3) 在形成配合物(或配离子)时,中心体所提供的空轨道(s、p,d、s、p或s、p、d)必须一方面进行杂化,形成能量相同的与配位原子数目相等的新的杂化轨道2.讨论:(1) 配合物中的中心体可以使用两种杂化形式来形成共价键:一种杂化形式为(n - 1)d、ns、np杂化,称为内轨型杂化这种杂化方式形成的配合物称为内轨型配合物;另一种杂化形式为ns、np、nd杂化,称为外轨型杂化,这种杂化方式形成的配合物称为外轨型配合物;(2) 对于四配位:a.正四周体配合物:中心体一定采用sp3杂化,一定是外轨型配合物,对于(n - 1)d10电子构型的四配位配合物,一定为四周体b.平面四方配合物:中心体可以采用dsp2杂化,也可以采用sp2d杂化,但sp2d杂化类型的配合物非常罕见舍去低能np价轨道而用高能nd价轨道的杂化是不合理的☆ 对于(n - 1)d8电子构型四配位的配合物(或配离子):、,前者为正四周体,后者为平面四方,即前者的Ni2+采用sp3杂化,后者的Ni2+采用dsp2杂化而Pd2+、Pt2+为中心体的四配位配合物一般为平面四方,由于它们都采用dsp2杂化。
(3) 对于六配位:中心体既能采用sp3d2杂化,也能采用d2sp3杂化☆ 对于(n - 1)dx(x = 4、5、6)电子构型中心体而言,其六配位配合物采用内轨型杂化还是采用外轨型杂化,重要取决于配体对中心体价电子是否发生明显的影响而使(n - 1)d价轨道上的d电子发生重排 (4) 中心离子采用内外轨杂化的判据 ¾¾ 磁矩a.配合物分子中的电子若所有配对,则属反磁性;反之,当分子中有未成对电子,则属顺磁性因此,研究和测定配合物的磁性,可提供有关中心金属离子电子结构和氧化态等方面的信息b.为求得配合物的未成对电子数,可仅考虑自旋角动量对磁矩的奉献,称“唯自旋”(spin-only)解决:唯自旋的磁矩 (n为未成对电子数)3.价键理论的应用:(1) 可以拟定配合物的几何构型,即:sp3杂化 — 正四周体,dsp2杂化 — 平面四方,sp3d或dsp3杂化 — 三角双锥,d4s — 四方锥,sp3d2或d2sp3杂化 — 正八面体必须说明的是三角双锥与四方锥的结构互换能非常小,所以它们两者可以互相转变例如:(d4高自旋)四方锥、(d7低自旋)四方锥,都不能用杂化轨道理论解释,而看作三角双锥的互变异构体则很容易理解:由于Mn2+和Co2+ 都有一个(n - 1)d空轨道,所以Mn2+和Co2+可以采用dsp3杂化,所以这两种配离子是三角双锥互变异构成四方锥型。
2) 可以判断配合物的稳定性同种中心体、配体与配位数的配合物,内轨型配合物比外轨型配合物稳定例如:稳定性大于的稳定性,稳定性大于的稳定性4.价键理论的局限性(1) 只能解释配合物基态的性质,不能解释其激发态的性质,如配合物的颜色2) 不能解释离子为什么是平面四方几何构型而Cu2+离子不是采用dsp2杂化?由于Cu2+电子构型为3d9,只有把一个3d电子激发到4p轨道上,Cu2+离子才干采用dsp2杂化,一旦这样就不稳定,易被空气氧化成,事实上在空气中很稳定,即Cu2+离子的dsp2杂化不成立3) 不能解释第一过渡系列+2氧化态水合配离子的稳定性与dx有如下关系: d0 < d1 < d2< d3 > d4 > d5 < d6 <d7 < d8 > d9 > d10 Ca2+ Sc2+ Ti2+ V2+ Cr2+ Mn2+ Fe2+ Co2+ Ni2+ Cu2+ Zn2+(4) 不能解释非经典配合物的成键 ,都是稳定的配合物已知,CO的电离势要比H2O、NH3的电离势高,这意味着CO是弱的σ给予体,即M←CO,σ配键很弱。
事实上羰基配合物是稳定性很高的配合物⑵晶体场理论1.晶体场理论的基本要点:(1) 把中心离子Mn+看作带正电荷的点电荷,把配体L看作带负电荷的点电荷,只考虑Mn+与L之间的静电作用,不考虑任何形式的共价键2) 配体对中心离子的(n - 1)d轨道要发生影响(五个d轨道在自由离子状态中,虽然空间的分布不同,但能量是相同的),简并的五个d轨道要发生分裂,分裂情况重要取决于配体的空间分布3) 中心离子Mn+的价电子[(n - 1)dx]在分裂后的d轨道上重新排布,优先占有能量低的(n - 1)d轨道,进而获得额外的稳定化能量,称为晶体场稳定化能4) 总结:在不同配体场中,中心体(n - 1)d轨道的分裂情况:配体场三角形三角双锥平面四方四方锥正四周体正八面体立方体d轨道分裂组数34222。