《《基础化学》课件：No8第11章 分子结构3+第12章 配位化合物1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《基础化学》课件：No8第11章 分子结构3+第12章 配位化合物1（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十一章第十一章 分子结构分子结构 第五节第五节 分子间作用力分子间作用力 分子间作用力分子间作用力(intermolecular forces)是分子间和基团间相互作用是分子间和基团间相互作用力的总称，主要包括力的总称，主要包括van der Waals力、氢键、盐键和疏水作用等。力、氢键、盐键和疏水作用等。 van der Waals力力 1873年年，荷兰物理学家，荷兰物理学家van der Waals在在研究实际气体的行为时，发现其偏离理研究实际气体的行为时，发现其偏离理想气体状态方程，想气体状态方程，van der Waals气体方气体方程式中的修正项与分子间作用力有关。程式中的修正
2、项与分子间作用力有关。后来人们把这种分子间作用力称为后来人们把这种分子间作用力称为van der Waals力力，按其产生的原因和特点按其产生的原因和特点分分为取向力、诱导力和色散力。为取向力、诱导力和色散力。 取向力取向力(orientation force)极性分子正、负电荷中心不重合，分子极性分子正、负电荷中心不重合，分子本身存在偶极，因是极性分子所固有的，本身存在偶极，因是极性分子所固有的，称为永久偶极或固有偶极称为永久偶极或固有偶极(permanent dipole)。当两个极性分子相互靠近时，。当两个极性分子相互靠近时，由于同极相斥、异极相吸，固有偶极的由于同极相斥、异极相吸，固有
3、偶极的作用使分子产生相对转动，而在空间按作用使分子产生相对转动，而在空间按一定的取向排列。一定的取向排列。 这种由于极性分子固有偶极的取向而这种由于极性分子固有偶极的取向而产生的分子间作用力，称为取向力。产生的分子间作用力，称为取向力。 两个极性分子的相互作用两个极性分子的相互作用两个极性分子的相互作用两个极性分子的相互作用诱导力诱导力(induction force)当极性分子与非极性分子相互靠近时，当极性分子与非极性分子相互靠近时，极性分子的固有偶极产生的电场对非极极性分子的固有偶极产生的电场对非极性分子发生了诱导作用，非极性分子的性分子发生了诱导作用，非极性分子的电子云变形，电子云偏向极
4、性分子的正电子云变形，电子云偏向极性分子的正极，造成非极性分子重合的正负电荷中极，造成非极性分子重合的正负电荷中心发生相对位移，这一过程叫做分子的心发生相对位移，这一过程叫做分子的极化极化(polarization)。由极化作用而产生的偶极称为诱导偶由极化作用而产生的偶极称为诱导偶极极(induced dipole)。 这种在极性分子这种在极性分子的固有偶极与非极性分子的诱导偶极的固有偶极与非极性分子的诱导偶极间存在的相互作用力称为诱导力。间存在的相互作用力称为诱导力。 除了在极性分子与非极性分子之间存除了在极性分子与非极性分子之间存在诱导力外，极性分子与极性分子之在诱导力外，极性分子与极性分
5、子之间也存在诱导力。间也存在诱导力。 极性分子和非极性分子的相互作用极性分子和非极性分子的相互作用极性分子和非极性分子的相互作用极性分子和非极性分子的相互作用色散力色散力(dispersion force)在非极性分子内部由于原子核的振动在非极性分子内部由于原子核的振动和电子的不断运动，分子的正负电荷和电子的不断运动，分子的正负电荷中心会不断地发生瞬间的相对位移，中心会不断地发生瞬间的相对位移，从而产生瞬间偶极从而产生瞬间偶极(instantaneous dipole)，瞬间偶极又可诱导邻近的分，瞬间偶极又可诱导邻近的分子极化，产生瞬间诱导偶极，而使分子极化，产生瞬间诱导偶极，而使分子处于异极
6、相邻状态。子处于异极相邻状态。 这种由于瞬间偶极而产生的分子间作这种由于瞬间偶极而产生的分子间作用力称为色散力。用力称为色散力。非极性分子间的相互作用非极性分子间的相互作用非极性分子间的相互作用非极性分子间的相互作用不仅非极性分子之间存在着色散力，不仅非极性分子之间存在着色散力，而且非极性分子与极性分子之间、极而且非极性分子与极性分子之间、极性分子与极性分子也存在着色散力。性分子与极性分子也存在着色散力。 非极性分子之间存在色散力；极性分非极性分子之间存在色散力；极性分子和非极性分子之间存在色散力和诱子和非极性分子之间存在色散力和诱导力；极性分子之间存在色散力、诱导力；极性分子之间存在色散力、
7、诱导力和取向力。色散力是所有分子都导力和取向力。色散力是所有分子都普遍存在的分子间作用力，而且是普遍存在的分子间作用力，而且是van der Waals力的主要构成，而取向力仅力的主要构成，而取向力仅占占van der Waals力构成中的很小一部力构成中的很小一部分。分。极性越大，取向力的作用越重要；变极性越大，取向力的作用越重要；变形性越大，色散力的作用越重要；诱形性越大，色散力的作用越重要；诱导力与极性和变形性都有关系，但它导力与极性和变形性都有关系，但它的作用通常较小。的作用通常较小。 van der Waals力是决定物质熔点、沸力是决定物质熔点、沸点、溶解度等物理性质的主要因素。点
8、、溶解度等物理性质的主要因素。 氢键氢键在氢原子与电负性很大、半径很小的在氢原子与电负性很大、半径很小的原子原子X(如如F、O、N等等)形成形成XH共价共价键时，密集于两核间的电子云强烈地键时，密集于两核间的电子云强烈地偏向偏向X原子，使氢原子几乎变成了原子，使氢原子几乎变成了“裸裸露露”的质子，使其还能与另一个电负的质子，使其还能与另一个电负性大，半径较小的原子性大，半径较小的原子Y(如如F、O、N等等)中的孤对电子产生强烈的吸引作用。中的孤对电子产生强烈的吸引作用。这种氢原子与这种氢原子与Y原子间的定向吸引作用原子间的定向吸引作用叫做氢键叫做氢键(hydrogen bond)。氢键常用。氢
9、键常用XHY表示，其中表示，其中XH是强极性共是强极性共价键，价键，HY代表氢键。代表氢键。 氢键的饱和性：氢键的饱和性：指氢原子与电负性较大的指氢原子与电负性较大的指氢原子与电负性较大的指氢原子与电负性较大的X X原子结合后只原子结合后只原子结合后只原子结合后只能与一个能与一个能与一个能与一个Y Y原子形成一个氢键。原子形成一个氢键。原子形成一个氢键。原子形成一个氢键。氢键的方向性：的方向性：Y Y原子与原子与原子与原子与X XHH形成氢键时，在可能的范形成氢键时，在可能的范形成氢键时，在可能的范形成氢键时，在可能的范围内，围内，围内，围内，X XHH键的键轴应尽量与键的键轴应尽量与键的键轴
10、应尽量与键的键轴应尽量与Y Y原子孤原子孤原子孤原子孤对电子的电子云对称轴在一条直线上，这对电子的电子云对称轴在一条直线上，这对电子的电子云对称轴在一条直线上，这对电子的电子云对称轴在一条直线上，这样可使样可使样可使样可使X X和和和和Y Y原子之间距离最远，两个原原子之间距离最远，两个原原子之间距离最远，两个原原子之间距离最远，两个原子的电子云之间的斥力最小，体系最稳定。子的电子云之间的斥力最小，体系最稳定。子的电子云之间的斥力最小，体系最稳定。子的电子云之间的斥力最小，体系最稳定。 分子间氢键和分子内氢键分子间氢键和分子内氢键 分子间氢键：分子间氢键：在在XHY结构中，如果结构中，如果X和
11、和Y处于两处于两个分子中，即一个分子的个分子中，即一个分子的XH与另一与另一个分子的个分子的Y原子间形成的氢键。原子间形成的氢键。 分子内氢键：分子内氢键：如果如果X和和Y处于同一个分子中，即一个处于同一个分子中，即一个分子的分子的XH键与其内部的一个键与其内部的一个Y原子原子相吸引形成的氢键。相吸引形成的氢键。氢键对物质性质的影响氢键对物质性质的影响1.对熔点和沸点的影响对熔点和沸点的影响分子间氢键可使物质的熔点和沸点显著升分子间氢键可使物质的熔点和沸点显著升分子间氢键可使物质的熔点和沸点显著升分子间氢键可使物质的熔点和沸点显著升高；而分子内氢键常使物质的熔点和沸点高；而分子内氢键常使物质的
12、熔点和沸点高；而分子内氢键常使物质的熔点和沸点高；而分子内氢键常使物质的熔点和沸点降低。降低。降低。降低。2.对溶解度的影响对溶解度的影响在极性溶剂中，若溶质分子和溶剂分子之在极性溶剂中，若溶质分子和溶剂分子之在极性溶剂中，若溶质分子和溶剂分子之在极性溶剂中，若溶质分子和溶剂分子之间可以形成分子间氢键，则溶质的溶解度间可以形成分子间氢键，则溶质的溶解度间可以形成分子间氢键，则溶质的溶解度间可以形成分子间氢键，则溶质的溶解度增大；若溶质分子能够形成分子内氢键，增大；若溶质分子能够形成分子内氢键，增大；若溶质分子能够形成分子内氢键，增大；若溶质分子能够形成分子内氢键，在极性溶剂中，它的溶解度将减小
13、；而在在极性溶剂中，它的溶解度将减小；而在在极性溶剂中，它的溶解度将减小；而在在极性溶剂中，它的溶解度将减小；而在非极性溶剂中，它的溶解度将增大。非极性溶剂中，它的溶解度将增大。非极性溶剂中，它的溶解度将增大。非极性溶剂中，它的溶解度将增大。3.对冰密度的影响对冰密度的影响HH2 2OO在在在在44时密度最大。原因是在冰的结时密度最大。原因是在冰的结时密度最大。原因是在冰的结时密度最大。原因是在冰的结构中每个构中每个构中每个构中每个HH原子都参与形成氢键，全部水原子都参与形成氢键，全部水原子都参与形成氢键，全部水原子都参与形成氢键，全部水分子以氢键连接，形成四面体骨架结构，分子以氢键连接，形成
14、四面体骨架结构，分子以氢键连接，形成四面体骨架结构，分子以氢键连接，形成四面体骨架结构，所以冰的密度很小，总是浮于水面上。当所以冰的密度很小，总是浮于水面上。当所以冰的密度很小，总是浮于水面上。当所以冰的密度很小，总是浮于水面上。当冰开始溶解时，拆散部分氢键，水分子间冰开始溶解时，拆散部分氢键，水分子间冰开始溶解时，拆散部分氢键，水分子间冰开始溶解时，拆散部分氢键，水分子间的空隙减少，密度增大，在的空隙减少，密度增大，在的空隙减少，密度增大，在的空隙减少，密度增大，在44时密度达时密度达时密度达时密度达到最大。到最大。到最大。到最大。 van der Waals力力取向力取向力诱导力诱导力色散
15、力色散力氢键氢键氢键的本质氢键的本质氢键的饱和性和方向性氢键的饱和性和方向性分子间氢键和分子内氢键分子间氢键和分子内氢键氢键对物质性质的影响氢键对物质性质的影响第十二章第十二章 配位化合物配位化合物第一节第一节 配位化合物概述配位化合物概述实验现象：实验现象：Cu(NHCu(NH3 3) )4 4SOSO4 4配位化合物的定义配位化合物的定义像像Cu(NH3)42+这类由简单阳离子这类由简单阳离子(或原或原子子)和一定数目的中性分子或阴离子通和一定数目的中性分子或阴离子通过配位键结合，并按一定的组成和空过配位键结合，并按一定的组成和空间构型所形成的复杂离子称为配位离间构型所形成的复杂离子称为配
16、位离子，简称配离子子，简称配离子(coordination ion)。 若形成的不是复杂离子而是复杂分子，若形成的不是复杂离子而是复杂分子，这类分子称为配位分子，如：这类分子称为配位分子，如： Ni(CO)4等。含有配离子的化合物或配等。含有配离子的化合物或配位分子称为配位化合物，简称配合物。位分子称为配位化合物，简称配合物。 配合物的组成配合物的组成配合物由内界配合物由内界(inner sphere)和外界和外界(outer sphere)组成，内界由配离子组组成，内界由配离子组成，通常把内界写在方括号内。除配成，通常把内界写在方括号内。除配离子以外的部分常称为外界。配合物离子以外的部分常称
17、为外界。配合物可以无外界，配位分子只有内界而没可以无外界，配位分子只有内界而没有外界，如：有外界，如：Fe(CO)5。 处于配合物中心部位的能够提供适当处于配合物中心部位的能够提供适当空轨道、接受孤对电子的阳离子或原空轨道、接受孤对电子的阳离子或原子叫中心原子子叫中心原子(central atom) 。 配合物中与中心原子以配位键相结合配合物中与中心原子以配位键相结合的中性分子或阴离子称为配位体，简的中性分子或阴离子称为配位体，简称配体称配体(ligand)。配体中直接以配位。配体中直接以配位键与中心原子结合的原子叫配位原子键与中心原子结合的原子叫配位原子(coordination atom)
18、，也叫键合原子。，也叫键合原子。 只含一个配位原子的配体叫做单齿配只含一个配位原子的配体叫做单齿配体体(monodentate ligand)；含有两个或；含有两个或两个以上配位原子的配体称为多齿配两个以上配位原子的配体称为多齿配体体(multidentate ligand)。 直接与中心原子以配位键结合的配位直接与中心原子以配位键结合的配位原子总数叫做该中心原子的配位数原子总数叫做该中心原子的配位数(coordination number)。对于单齿配体形成的配合物来说，中心原对于单齿配体形成的配合物来说，中心原对于单齿配体形成的配合物来说，中心原对于单齿配体形成的配合物来说，中心原子的配位
19、数等于配体的数目。若配体是含子的配位数等于配体的数目。若配体是含子的配位数等于配体的数目。若配体是含子的配位数等于配体的数目。若配体是含有有有有n n个配位原子的多齿配体，则中心原子个配位原子的多齿配体，则中心原子个配位原子的多齿配体，则中心原子个配位原子的多齿配体，则中心原子配位数是配体数的配位数是配体数的配位数是配体数的配位数是配体数的n n倍。倍。倍。倍。 配离子的电荷数为中心原子和配体电配离子的电荷数为中心原子和配体电荷数的代数和，如荷数的代数和，如HgI42-； 若配体是若配体是中性分子，则配离子的电荷就是中心中性分子，则配离子的电荷就是中心原子的电荷数，如原子的电荷数，如Cu(NH
20、3)42+；若配；若配体的电荷数与中心原子电荷数相等，体的电荷数与中心原子电荷数相等，就形成配位分子，如就形成配位分子，如CoCl3(NH3)3。配合物的命名配合物的命名Cu(NH3)4SO4硫酸四氨合铜硫酸四氨合铜()内界和外界之间的命名服从一般无机内界和外界之间的命名服从一般无机化合物的命名原则，即阴离子名称在化合物的命名原则，即阴离子名称在前，阳离子名称在后，分别称为某化前，阳离子名称在后，分别称为某化某、某某酸、某酸某或氢氧化某等。某、某某酸、某酸某或氢氧化某等。 命名内界时，配体名称列在中心原子命名内界时，配体名称列在中心原子之前，不同配体之间以中圆点之前，不同配体之间以中圆点“”分
21、开。相同配体的个数用中文数词分开。相同配体的个数用中文数词(二、二、三、四等三、四等)表示。在最后一个配体名称表示。在最后一个配体名称之后缀以之后缀以“合合”字。中心原子后括号字。中心原子后括号内的罗马数字表示中心原子的氧化值，内的罗马数字表示中心原子的氧化值，即配体数即配体数 配体配体 合合 中心原子名中心原子名称称(罗马数字表示氧化值罗马数字表示氧化值)HgI42- 四碘合汞四碘合汞()离子离子 Cu(NH3)4 2+ 四氨合铜四氨合铜()离子离子 配体的命名顺序：先无机配体后有机配体的命名顺序：先无机配体后有机配体，有机配体名称一般加括号，以配体，有机配体名称一般加括号，以避免混淆；先命
22、名阴离子配体，再命避免混淆；先命名阴离子配体，再命名中性分子配体；名中性分子配体；同类配体的名称按配位原子元素符号同类配体的名称按配位原子元素符号英文字母顺序排列，例如英文字母顺序排列，例如NH3和和H2O，应先命名应先命名NH3；若配位原子相同，则先；若配位原子相同，则先命名原子数少的配体。例如：命名原子数少的配体。例如：NH3、NH2OH，先命名，先命名NH3。不同配体名称。不同配体名称之间可用圆点之间可用圆点“”分开。分开。CoCl2(NH3)4+ 二氯二氯四氨合钴四氨合钴(III)离子离子Co(NH3)5H2O3+ 五氨五氨一水合钴一水合钴(III)离子离子 较复杂配体带倍数词头的，要
23、用括号较复杂配体带倍数词头的，要用括号括起；有的无机含氧酸阴离子也要用括起；有的无机含氧酸阴离子也要用括号，以避免混淆。括号，以避免混淆。 Ag(S2O3)23- 二二(硫代硫酸根硫代硫酸根)合银合银(I)离子离子Fe(en)33+ 三三(乙二胺乙二胺)合铁合铁(III)离子离子 H2SiF6六氟合硅六氟合硅(IV)酸酸Co(SCN)(NH3)5SO4硫酸硫酸(硫氰酸根硫氰酸根)五氨合钴五氨合钴()NH4Cr(NCS)4(NH3)2四四(异硫氰酸根异硫氰酸根) 二氨合铬二氨合铬()酸酸铵铵常见配合物有时也用简称或习惯名常见配合物有时也用简称或习惯名称称K2PtCl6 氯铂酸钾氯铂酸钾K3Fe(
24、CN)6 铁氰化钾或赤血盐铁氰化钾或赤血盐K4Fe(CN)6 亚铁氰化钾或黄血盐亚铁氰化钾或黄血盐K2HgI4 碘化汞钾碘化汞钾配合物的异构现象配合物的异构现象配合物中原子间的连接方式或空间排配合物中原子间的连接方式或空间排列方式的不同而引起的结构和性质不列方式的不同而引起的结构和性质不同的现象，称为配合物的同分异构现同的现象，称为配合物的同分异构现象。象。 配合物的空间结构配合物的空间结构尽可能减少配体之间的静电排斥作用，尽可能减少配体之间的静电排斥作用，配体要尽量互相远离，而在中心原子周配体要尽量互相远离，而在中心原子周围采取对称分布的形式。围采取对称分布的形式。化学结构异构化学结构异构(
25、chemical structure isomerism)配合物的化学组成相同，原子间的连接方配合物的化学组成相同，原子间的连接方配合物的化学组成相同，原子间的连接方配合物的化学组成相同，原子间的连接方式不同而引起的异构现象式不同而引起的异构现象式不同而引起的异构现象式不同而引起的异构现象 Cr(H2O)6Cl3 紫色紫色 CrCl(H2O)5Cl2H2O 亮绿亮绿 CrCl2 (H2O)4Cl2H2O 暗绿暗绿 Co(NH3)5BrSO4 紫红色紫红色Co(NH3)5 SO4Br 红色红色立体异构立体异构(stereoisomerism)配体在空间排列的位置不同而形成的配体在空间排列的位置不同而形成的异构现象。异构现象。配合物的组成配合物的组成配合物的命名配合物的命名
