[理学]第17章 无机化学的发展.ppt

* 配位化学的发展与元素分离 17.1 超分子化学 金属有机化学 17.2 17.3 17.4 第17章　无机化学的发展 生物无机化学 17.5 无机固体化学 化学工业出版社 配位化学的发展 17.1　配位化学的发展与元素分离 16.1.1 16.1.2 元素分离 17.1.1　配位化学的发展 40年代来，由于原子能、半导体、火箭等尖端技术 的发展，要求提供大量的核燃料、高纯稀有元素及 高纯化合物等新材料、新原料。从而促进了分离技 术和分析方法的发展。高纯物质的分离（如溶济萃 取、离子交换等）几乎都与配合物的形成有关。 60年代以来，现代石油化工和有机合成工业的发展需要高效、专一的催化剂，从而推动了小分子配位的过渡金属配合物的研究。 现代配位化学除了配合物的合成和组成的确定， 还涉及到配合物的结构、性质及其在各个方面的应 用的研究。 17.1.2　元素分离 溶剂萃取 溶剂萃取是一种简便而快速的分离技术，尤其 对痕量物质的分离和富集特别有效。对于大多 数无机化合物的萃取过程，常伴随着被萃物与 萃取剂的配位反应，生成的配合物进入有机相， 其他一些无机物则留在水相。 沉淀分离 在沉淀分离中, 配位试剂作为沉淀剂，由于配体与 金属离子生成配合物的溶解度不同而达到分离。 配位沉淀剂， 特别是螯合沉淀剂， 不仅选择性高， 组成稳定，且形成的是溶解度小（因螯合剂一般不 含亲水基团）的晶形沉淀。这样不仅有利于沉淀的 过滤，而且也减少了对溶液中其他离子的吸附及共 沉淀现象。 离子交换 离子交换法是利用离子交换树脂来分离和提纯 物质的一种方法。树脂的离子交换能力大小决 定于离子对树脂的亲和力。如果几种离子性质 相似，对树脂的亲和力差别不大，在树脂上交 换次序只有细微差异，则彼此不能分开。这时 可用配位试剂作洗提剂，利用配位试剂与离子 生成的配合物稳定性不同，而将离子进一步分 离。生成稳定性高的配合物的离子先被洗脱剂 洗出交换柱；稳定性差的离子后被洗脱。经过 反复洗脱，就可将性质相似的离子分开。 17.2　有机金属化学 17.2.1 17.2.2 17.2.3 17.2.4 有机金属化学的分类 金属-不饱和烃化合物 金属羰基化合物 金属夹心配合物 17.2.1　有机金属化学的分类 根据化学键的性质可将有机金属化合物分成： （1）碳原子为? 给予体 在碳原子作为? 给予体的有机金属化合物中， 配体大都为有机基团的阴离子，如烷基、苯基等。 Al2(CH3)6 （2）碳原子既为? 给予体又为? 接受体 在碳原子既为? 给予体、又为? 接受体的有机金 属化合物中，配体一般为中性分子，如CO、RNC等。 W(CO)6 Ni(CNCMe3)2[C2(CN)4] （3）碳原子为? 给予体 碳原子为? 给予体的有机金属化合物，其配体或 者是直链的不饱和烃，如烯烃和炔烃；或者是具 有离域?键的环状体系，如环戊二烯基、苯等。 (C2Ph2)Pt(PPh3)2 (C6H6)2Cr 17.2.2　金属羰基化合物 金属羰基化合物有单核、双核和多核之分 某些单核二元羰基化合物及其性质 17.2.3　金属-不饱和烃化合物 过渡金属与烯烃、炔烃等含有? 键的不饱和分子 所形成的配合物的成键特征是分子中不饱键上的 ? 电子填入中心离子的空轨道，故又称? 配合物。 电子给予体除了烯烃、炔烃等链状的不饱和烃 外，还有环戊二烯、苯等环状的不饱和烃。 Zeise盐 K[PtCl3(C2H4)]是第 一个过渡金属与链状不饱和 烃形成的配合物 17.2.4　金属夹心配合物 金属夹心配合物即是金属-环多烯化合物。 夹心配合物需要符合以下两个条件： （1）分子中至少有一个CnHn环； （2）金属原子处于环的n重对称轴上，等价地与 环中所有的碳原子结合。 能与过渡金属形成夹心配合物的环多烯都为片 状结构且具有芳香性。这些芳环中的? 电子数 都符合HuKel规则， 等于4? +2。 17.3　超分子化学 17.2.1 17.2.2 17.2.3 超分子化学的研究对象 超分子化学的发展前景 超分子化学的一些基本概念 17.3.1　超分子化学的研究对象 超分子化学是研究两种或两种以上的化学物 种通过分子间的非共价相互作用缔合而成的 复杂有序且具有特定功能的超分子体系的化 学。简而言之，超分子化学如同分子的“社会 学”，各种非共价相互作用，例如范德华力、 氢键、离子键、配位作用、π-π堆积力、疏 水亲脂力等，是这种分子社会的纽带和关键。 分子化学和超分子化学的比较 17.3.2　超分子化学的一些基本概念 分子识别 指给定受体（Receptor）对底物（Substrate）选择性结合并产生某些特定功能的过程。 识别过程需要底物与受体空间匹配、力场互补， 其中相互作