第九章 配位化合物简介《无机化学》教学同步课件（化学工业出版社）

第九章 配位化合物简介 配位化合物的基本概念 配位化合物是以配位键结合，组成比较复杂的化合物。配位化合物在自然界是普遍存在的，所以有关配位化合物的理论与应用具有重要意义。特别是现代生物无机化学和分子生物学的建立和发展表明，配位化合物的理论和实践对生命科学的研究起着非常重要的作用。 概述 配位化合物简称配合物，是以配位键结合的化合物。所谓配位键是以成键原子双方，一方提供电子对，而另一方提供空轨道而构成的共价键。 例如将过量氨水加到硫酸铜溶液中，会得到如下组成的物质[Cu(NH3)4]SO4 该物质在水溶液中发生如下解离 [Cu(NH3)4]SO4⇌[Cu(NH3)4]2++SO42- 在纯的[Cu(NH3)4]SO4溶液中，几乎检测不出Cu2+离子和NH3分子的存在。 我们称[Cu(NH3)4]SO4为配合物，把[Cu(NH3)4]2+称为配离子。 配离子也可以有带负电荷的，如[Ag(CN)2]-，也可以有不带电荷的中性分子，如[Pt(NH3)2Cl2]称为配分子。 配合物的组成 1.配位中心 在配合物中，生成配位键时提供空轨道的离子(或原子)，称为配合物的配位中心，又称中心离子(或原子)。 只要一个离子或原子在配位体存在时，它的外层轨道可以被利用，都具有作配位中心的能力。 多数配位中心是金属离子或金属原子，尤其是过渡金属元素的离子或原子。比较常见的有如上面提到的Cu2+、Ag+、Pt2+离子以及Fe3+、Fe2+、Co2+、Zn2+、Hg2+等等。也有少数的配位中心是非金属元素，如B，形成[BF4]-配离子。 2.配位体 在配合物中生成配位键时，提供电子对的物质，称为配位体或配体。 只要一个分子或离子含有带孤对电子的原子，就具有作配位体的能力，就可以做配合物的配位体。我们把配位体分子或离子中具有孤对电子与配位中心形成配位键的那个原子称为配位原子。 配位原子是含有孤对电子的非金属元素原子，如F、Cl、Br、I、O、S、N、C等。 配位体可以是带电荷的原子，也可以是不带电荷的分子，可以是小分子、离子，也可以是大分子的物质，如蛋白质、多肽等。常见的配位体有H2O、CI-、F-、NH3、I-、CN-、CO、NH2-CH2-CH2-NH2(乙二胺)等。 在一个配体中，只含有个配位原子的配体称为单齿配体，如CI-、NH3、H2O、CO等，含有两个或两个以上配位原子的配体，称为多齿配体，如乙二胺NH2-CH2-CH2-NH2，简写为en，为双齿配体。 3.配位数 在配合物中，直接与中心离子生成配位共价键的原子数目，称为中心离子的配位数。 如果配位体是单齿配体，则配位体的个数等于中心离子的配位数。例如在[Cu(NH3)4]2+中，中心离子Cu2+的配位数是4。 如果配位体是多齿配体，则配体数不等于中心离子的配位数。例如，乙二胺是双齿配体，每一个乙二胺中含有两个配位原子，故在[Cu(en)2]2+中，Cu2+的配位数是4，而配位体个数是2。多数情况下，中心离子的配位数是2、4、6等。 4.配合物的内界与外界 配合物的中心离子与配位体构成配合物的内界，也称内配位层。通常在书写时，在化学式中内配位层用方括号括起来。 由于配体与中心离子之间以配位共价键结合，在溶液中配合物的内界很少解离。 不在内界的其他离子距中心离子较远，形成配合物的外界，也称外配位层。内界与外界之间以离子键结合，在水溶液中全部解离。 配分子只有内界，没有外界。 5.配离子的电荷 除中性配分子外，配合物的内界都带有电荷，称为配离子。配离子的电荷等于中心离子的电荷与各配位体电荷的代数和，如[Ag(NH3)2]+，配离子由一个Ag+离子和2个NH3分子构成，所以配离子的电荷数是+1，而[Ag(CN)2]+配离子由一个Ag+离子和两个CN-离子构成，配离子的电荷数为-1。 配合物的命名 配合物的命名与一般无机化合物的命名原则相同。如果配合物的外界是一种简单的阴离子(如Cl-)则称某化某；如果配合物的外界是一种复杂的阴离子(如SO42-)或简单的阳离子(如K+)，则称某酸某。 在配合物命名时比较麻烦的是对内界中复杂配位体的处理。 一般配合物的内界按下列顺序命名： 配位体个数(用数字一、二、三等表示)→配位体名称(不同配位体之间用中圆点(·)隔开)→“合”字→中心离子名称→中心离子氧化数(加括号、用罗马数字表示)。 如果内界有多种配位体，则配位体的命名顺序如下。 (1)若配位体中既有阴离子又有中性分子，则阴离子排列在先，中性分子排列在后。 如命名[Pt(NH3)2Cl2]时，Cl-离子在先，NH3分子在后。 (2)在配位体中既有无机配位体又有有机配位体时，则无机配位体在先，有机配位体在后。如命名[Co(en)2(NH3)2]Cl3时，则配体NH3分子在先，en(乙二胺)在后。 (3)同类配