配位化合物讲解（Coordination Compounds）.ppt

3.1.2 电子自旋配对能 当两个自旋方向相反的电子配对进入同一轨道时需消耗一定的能量，称之为电子自旋配对能，记为P (依赖于中心原子的轨道，P = 15000 cm-1 ~ 30000cm-1)。这与洪特法则在本质上是一致的。 3.1.3 可见光的互补色 吸收-补色对照表 被吸收的 波长 380 380~435 435~480 480~490 490~500 500~560 560~580 580~595 595~650 650~780 780 颜色 紫外 紫 蓝 绿蓝(青) 蓝绿 绿 黄绿 黄 橙 红 红外 观察到的颜色 黄绿 黄 橙 红 紫红 紫 蓝 绿蓝 蓝绿 3.2 价键理论要点 中心原子（或离子）M必须具有空的价轨道；配体L中的配原子必须具有孤电子对； 当配体向中心原子接近时，根据配原子吸电子能力（即电负性）的不同，对中心原子的d 轨道产生不同的影响，诱导中心原子采用不同的杂化方式； 配体原子中的孤电子对轨道与中心原子的相应杂化轨道重叠，形成配合物。 价键理论的缺陷是无法描述配体对中心原子d轨道影响的本质，不能预料在具体配体情况下中心原子d轨道的杂化类型；无法解释配合物形成过程中的颜色变化问题。 【例4】用价键理论讨论FeF63-和Fe(CN)63-的形成过程。 d2sp3杂化 CN - CN - CN - CN - CN - CN - F- F- F- F- F- F- sp3d2杂化 高场强?内轨型?低自旋(低顺磁)?高稳定 低场强?外轨型?高自旋(高顺磁)?低稳定 Fe3+（3d54s04p04d0） ?晶体场理论 3.3 晶体场理论 3.3.1 晶体场理论的本质-静电作用力 晶体场理论认为，当配体逼近中心原子时便在中心原子周围形成了一个静电场 (称为配位场或晶体场)，配体与中心原子（或离子）之间的相互作用力为静电作用力。因此晶体场理论在本质上就是静电相互作用理论。 3.3.2 配位场效应与晶体场分裂能 当配体逼近中心原子时便在中心原子周围形成了一个静电场，中心原子的d 轨道在该场的作用下能级发生分裂，即原来能级相等的5个轨道分裂为几组能量不等的轨道。这种现象称为配位场效应。最高、最低轨道能量之差称为晶体场分裂能。 不同构型的配合物中，配体所形成的配位场各不相同，因此d 轨道的分裂方式也各不相同。 不同晶体场下d 轨道的分裂能 球形场 3.3.3 晶体场稳定化能ECFSE 3.3.4 物质的颜色 物质能否显色，主要取决于以下两个条件:一是要有适当的能级间隔，二是要有较大的跃迁几率。 能够产生颜色的跃迁主要有以下五种类型： 过渡金属内部的d-d跃迁 (如配位化合物)； 化合物中电子从一个离子转移到另一个离子上的荷移跃迁(称C-T跃迁)； 有机分子中的?→?? 跃迁，n→? 跃迁，n→??跃迁等（如染料）； 半导体中电子在带隙间跃迁； 与晶体缺陷有关的电子跃迁。 3.4 化学光谱序 晶体场分裂能 ? 的大小取决于核与配体的种类。给定中心原子（或离子）晶体场分裂能的大小依赖于配位场的强弱（或配体的给电子能力），不同配体所产生的配位场强度次序为 I-Br-Cl-~SCN-F-OH-~RCOO-ONO-C2O4=H2ONCS-EDTA (py)~NH3enbipy~phenNO2CN-~CO 由于这种能力上的差异将导致配合物吸收光谱上的差异，因此人们通常又将上述顺序称为“化学光谱序”。 【例5】 d7构型金属在正八面体场中，当?o=12000cm-1及?o=31500cm-1时，电子构型、磁矩和颜色分别应怎样？ 解： 如[Co(CN)6]4- 如[Co(H2O)62+ [Co(NH3)6]2+ [Co(bipy)3]2+ ?价键理论 对于一个配位化合物，有两种方法可以判断它是内轨型还是外轨型化合物。其一是磁矩测定，其二是理论推测。 例如，对正八面体场可以得到以下几点结论： 对于 d1~d3 型的中心原子或离子，无论晶体场的强弱如何，均有空的 (n-1)d 轨道，均采用 d2sp3 型杂化方式，为内轨型。 对于 d8~d10 型的中心原子或离子，无论晶体场的强弱如何，均没有空的 (n-1)d 轨道，均采用 sp3d2型杂化方式，为外轨型。 对于 d4~d7 型的中心原子或离子，强场配体（CN-, CO, NO2-,等）时采用 d2sp3 型杂化为内轨型；弱场（X-, H2O, 等）时采用 sp3d2 型杂化方式为外轨型。 4 配合物的稳定性配合物的稳定性可以用配合物的稳定常数来表示。同样，配合物的不稳定性可以用配合物的不稳定常数来表示。 4.1 配合物的稳定常数 配合物稳定常数即生成反应的平衡常数, 记为 K稳。配合物的离解过程的平衡常数称为配合物的不稳定常数，记为K不稳。