《配合物的形成》

第二单元配合物的形成和应用配合物在生活、生产和科技等方面都具有十分重要的应用：在植物生长中起光合作用的叶绿素，是一种含镁的配合物；人和动物血液中起着输送氧作用的血红素，是一种含有亚铁的配合物；维生素B12是一种含钴的配合物；人体内各种酶（生物催化剂）的分子几乎都含有以配合状态存在的金属元素。化工生产、污水处理、汽车尾气处理、模拟生物固氮都需要一些特殊性能的配合物作催化剂。血红素叶绿素维生素B12维尔纳(Werner,A,1866—1919)瑞士无机化学家，因创立配位化学而获得1913年诺贝尔化学奖。配位化学的奠基人——维尔纳中国无机化学家和教育家，1981年当选为中国科学院化学部学部委员。长期从事无机化学和配位化学的研究工作，是中国最早进行配位化学研究的学者之一。戴安邦(1901-1999)配合物的形成实验探究:实验:向试管中加入2mL5%的硫酸铜溶液,再逐滴加入浓氨水,振荡，观察现象。2.最后沉淀溶解，生成深蓝色溶液：氢氧化铜溶解于足量氨水，反应生成了新物质。Cu2++2NH3.H2O=Cu(OH)2↓+2NH4+1.开始生成蓝色沉淀：配合物的形成【实验1】取2mL5%硫酸铜溶液于试管中，用胶头滴管向其中逐滴滴入浓氨水，振荡，至为止，观察实验现象。再加入沉淀恰好溶解2ml乙醇静置。氢氧化铜与足量氨水反应后溶解是因为生成了[Cu(NH3)4]2+，Cu2++2NH3.H2O=Cu(OH)2↓+2NH4+Cu(OH)2+4NH3.H2O=[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O蓝色沉淀深蓝色溶液交流与讨论:结晶生成的晶体为：[Cu(NH3)4]SO42+CuNH3H3NNH3NH3铜氨离子:四个氮原子和铜离子构成平面正方形2.配合物:由提供孤电子对的配位体与接受孤电子对的中心原子以配位键结合形成的化合物称为配位化合物简称配合物。、Fe(SCN)3、[Ag(NH3)2]OH、Na3[AlF6]（冰晶石）等1.配位键形成条件：一个原子提供；另一个原子有接受孤对电子的。一、配合物的形成孤对电子空轨道例如:[Cu(NH3)4]SO4一、配合物的概念配合物:由提供孤电子对的配体与接受孤电子对的中心原子以配位键结合形成的化合物称为配位化合物简称配合物。例如:[Cu(NH3)4]SO4、Fe(SCN)3、Na3[AlF6]、[Ag(NH3)2]OH等配位体中心原子二、配合物的组成比较明矾[KAl(SO4)2·12H2O]与硫酸四氨合铜[Cu(NH3)4]SO4两者的电离[KAl(SO4)2·12H2O]=K++Al3++2SO42-+12H2O[Cu(NH3)4]SO4=[Cu(NH3)4]2++SO42-内界难电离二、配合物的组成内界是配位单元，外界是简单离子。内外界之间是完全电离的。[Co(NH3)6]Cl3内界外界K3[Cr(CN)6]内界外界内界又由中心原子和配位体及配位数构成：1.内界与外界:[Co(NH3)6]3+配位体配位数中心原子[Cu(NH3)4]2+SO42-中心离子配位体配位数外界离子内界外界配合物指出[Co(NH3)5Cl]Cl2这种配合物，的中心原子，配位体，配位数以及内界，外界[Co(NH3)5Cl]Cl2思考：K[PtCl3(NH3)]其配位数为___。4问题解决在Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、H2O、NH3、F-、CN-、CO中，哪些可以作为中心原子？哪些可以作为配位体？中心原子：Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+配位体：H2O、NH3、F-、CN-、CO二、配合物的组成2.中心原子、配位体、配位数(1)中心原子：具有接受孤对电子的离子，多为过渡金属元素的离子。(2)配位体：提供孤对电子的分子或离子。（3）配位数：某物质的实验式PtCl4·2NH3，其水溶液不导电，加入AgNO3也不产生沉淀，以强碱处理并没有NH3放出，试推测其化学式。指出其中心原子，配位体及配位数。[Pt(NH3)2Cl4]；中心原子：Pt配位体：NH3、Cl-配位数：6B向下列配合物的水溶液中加入AgNO3溶液，不能生成AgCl沉淀的是（）A、[Co(NH3)4Cl2]ClB、[Co(NH3)3Cl3]C、[Co(NH3)6]Cl3D、[Co(NH3)5Cl]Cl2B问题解决1.现有两种配合物晶体[Co(NH3)6]Cl3和[Co(NH3)5Cl]Cl2，一种为橙黄色，另一种为紫红色。请设计定量实验方案将这两种配合物区别开来。问题解决两者在水中发生电离：[Co(NH3)6]Cl3=[Co(NH3)6]3++3Cl-[Co(NH3)5Cl]Cl2=[Co(NH3)5Cl]2++2Cl-比较可知：两者电离出的Cl-的量不同，设计实验时可从这一条件入手，加Ag+沉淀Cl-，然后测量所得沉淀量就可加以区别。提供1molCl－，[Co(NH3)6]Cl3需89.2g，[Co(NH3)5Cl]Cl2需125.3g问题解决具体步骤：1、称取相同质量的两种晶体，分别配成溶液。2、向两种溶液中加入足量的AgNO3溶液。3、静置，过滤。4、洗涤沉淀，干燥5、称量。结果：所得固体质量多的即为[Co(NH3)6]Cl3，所得固体质量少的即为[Co(NH3)5Cl]Cl2。思考题：1、写出[Ag(NH3)2]OH的中心离子、配位原子、配位数并写出它电离的离子方程式。中心离子：Ag+配位原子：NH3分子中的N原子配位数：2[Ag(NH3)2]OH＝[Ag(NH3)2]++OH－思考题：2、0.01mol氯化铬(CrCl3·6H2O)在水溶液中用过量硝酸银溶液处理，产生0.02molAgCl沉淀。此氯化铬最可能是A．[Cr(H2O)6]Cl3B．[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2OC．[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2OD．[Cr(H2O)3Cl3]·3H2O答案：B三.配合物的结构和性质原子在形成分子时，为了增强成键能力，使分子的稳定性增加，趋向于将不同类型的原子轨道重新组合成能量、形状和方向与原来不同的新原子轨道。这种重新组合称为杂化；杂化后的原子轨道称为杂化轨道。（1）只有能量相近的轨道才能相互杂化。（2）形成的杂化轨道数目等于参加杂化的原子轨道数目。（3）杂化轨道成键能力大于原来的原子轨道。因为杂化轨道的形状变成一头大一头小了，用大的一头与其他原子的轨道重叠，重叠部分显然会增大。关于杂化轨道的注意点配合物的结构和性质[Ag(NH3)2]+的成键情况Ag+空的5s轨道和5p轨道形成sp杂化轨道，接受2个NH3分子提供的孤电子对，形成直线形的[Ag(NH3)2]+。配合物的结构和性质[Zn(NH3)4]2+的成键情况和空间结构Zn2+形成sp3杂化轨道，接受4个NH3分子提供的孤电子对形成4个配位键，得到正四面体型的[Zn(NH3)4]2+。配合物的结构和性质[Cu(NH3)4]2+的成键情况和空间结构Cu2+形成dsp2杂化轨道，接受4个NH3分子提供的孤电子对，形成平面正方形的[Cu(NH3)4]2+。配合物的结构和性质[Pt(NH3)2Cl2]的成键情况和空间结构Pt2+形成dsp2杂化轨道，接受2个NH3和2个Cl-离子提供的孤电子对，形成平面正方形的[Pt(NH3)2Cl2]。练习题1向AgNO3溶液中滴加氨水至沉淀溶解可形成[Ag(NH3)2]+配离子。Ag+空的轨道和轨道可以形成杂化轨道。NH3分子中N原子有对孤电子对，N原子上的孤电子对进入Ag+空的杂化轨道形成配位键。Ag+有个空的杂化轨道，可以接受2个NH3分子提供的孤电子对，形成型的[Ag(NH3)2]+。5s5psp1sp2sp直线练习题2[Zn(NH3)4]SO4中，Zn2+与NH3以相结合，形成配合物的内界，为配合物的外界。Zn2+接受4个NH3分子中氮原子提供的孤电子对，形成个配位键，Zn2+提供4个空杂化轨道接受孤电子对是，NH3分子中氮原子提供孤电子对，是配位原子，NH3分子是，[Zn(NH3)4]2+中，Zn2+的配位数是。配位键[Zn(NH3)4]2+SO42－4sp3中心原子(离子)配位体4含有两种或两种以上配位体的配合物，若配合物在空间排列方式不同，就能形成不同几何构型的配合物。什么叫同分异构体？请举2例。什么叫手性异构体？什么叫手性碳原子？什么叫顺反异构体？Cl－Pt－ClNH3NH3Cl－Pt－NH3ClNH3反式顺式同分异构体思考题：顺式Pt(NH3)2Cl2和反式Pt(NH3)2Cl2属于手性异构体吗？Cl－Pt－ClNH3NH3Cl－Pt－NH3ClNH3思考题：向银氨溶液中加入NaCl溶液，无白色沉淀产生，说明银氨溶液中（填离子符号）离子浓度很小。若加入KI溶液有黄色沉淀产生，说明很小。若向银氨溶液中加入盐酸立即产生白色沉淀，写出此反应的离子方程式。Ag+AgI的溶解度[Ag(NH3)2]++2H++Cl－==AgCl↓+2NH4+[Ag(NH3)2]++OH－+3H++Cl－==AgCl↓+H2O+2NH4+思考题：硝酸银溶液中分别滴加NaOH溶液，氯化铵溶液，都会立即产生沉淀。请分别写出反应的离子方程式。如果把它们三者以一定的浓度比混合，得到的却是澄清透明的溶液，请加以解释，并写出相关的反应方程式。Ag++OH－=AgOH↓2AgOH=Ag2O↓+H2OAg++Cl－=AgCl↓AgNO3+2NH4Cl+2NaOH=[Ag(NH3)2]Cl+NaNO3+NaCl+2H2O思考题：写出[Ag(NH3)2]OH的中心离子、配位原子、配位数并写出它电离的离子方程式。中心离子：Ag+配位原子：NH3分子中的N原子配位数：2[Ag(NH3)2]OH＝[Ag(NH3)2]++OH－四.配合物的稳定性配合物具有一定的稳定性，配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心原子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。配合物的稳定性（1）中心离子的影响简单阳离子，半径越小稳定性越强。（2）配位原子电负性的影响配位原子的电负性越大，配合物越稳定；配位原子电负性越小，配合物越不稳定。（3）配位体碱性越强，配合物越稳定。配合物的稳定性下列各配合物的稳定性，判断不正确的是A、[Fe(CN)6]3－＞[Fe(SCN)6]3－B、[Co(NH3)6]2+＞[Co(NH3)6]3+C、[AlF6]3－＞[AlBr6]3－D、[Cu(NH3)4]2+＞[Zn(NH3)4]2+（Cu2+的半径小于Zn2+的半径）答案：B