配位化學?1個中心原子所生成的配位鍵數目,稱為該中心原子的配位數。如果配合物中的所有配體都只含有1個配位原子,那么配位數就會等于配體數;如果其中有些配體含有2個或2個以上配位原子,那么配位數就會大于或等于配體數。例如:[Cr(NH 3 )6 ]3+ 配位數6,那么,配位化學?一起來了解一下吧。
配位化學,作為一門研究金屬原子或離子與無機、有機離子或分子相互反應形成配位化合物的學科,主要關注成鍵、結構、反應、分類以及制備等方面。配位化合物的歷史可追溯至18世紀初,當時普魯士藍K〔FeⅡ(CN)6FeⅢ〕作為顏料被首次記載。1798年,CoCl3·6NH3的發現標志著配位化學領域的重要進展,該化合物展示了配位化學的強穩定性。
1893年,瑞士化學家A.韋爾納提出了配位化合物的正確化學式和配位理論,引入了副價概念,解釋了配位化合物的存在以及在溶液中的離解。在配位化合物中,中心原子與配位體通過配位鍵相結合,解釋這一鍵合的理論包括價鍵理論、晶體場理論和分子軌道理論。
配位化學在多個化學領域,如有機、分析化學、生物化學、藥物化學和化學工業中有著密切聯系和廣泛的應用。在金屬提取和分離方面,通過金屬配合物的生成,可以實現從礦石中有效分離和提純金屬。配位催化作用中,過渡金屬化合物能與不飽和分子形成配位化合物,使這些分子活化,產生新化合物,從而成為催化劑。在化學分析中,配位反應廣泛應用于重量、容量、分光光度分析,作為顯色劑、指示劑、沉淀劑、滴定劑、萃取劑和掩蔽劑,顯著提高分析的靈敏度并減少分離步驟。
由于水合金屬離子離解,生成質子,金屬離子在水溶液中通常顯酸性,例如:K
是酸離解常數,可用來衡量水合金屬離子的酸性大小,它與金屬離子電荷、半徑和電子構型有關。一般地說,金屬離子電荷高、半徑小,電子構型有利于極化作用時,酸性就大;反之就小。這種離解反應還可繼續進行,并伴隨著聚合,生成羥聯或氧聯的雙核、多核配合物,例如:其他含有能離解出質子的配體,還有NH3、乙二胺和有機酸等。 指配體取代配合物中另一種配體的反應。根據取代反應的快慢,常把配合物分為活性配合物和惰性配合物。金屬水合配合物中水被取代的反應速率常作為活性或惰性的衡量標準。取代基可以是水分子或其他配體,如為前者,可用標記原子O(以符號O表示)示蹤。例如:【Al(H2O)6】+6H2O匑【Al(H2O)6】+6H2O
各種水合金屬離子的配位水分子與溶液本體中水分子取代速率相差很大。例如堿金屬水合離子的取代反應速率常數為10~10秒,而鋁和鎵的水合離子則為1~10秒。離子的大小和所帶電荷的多少對反應速率有明顯的影響。電荷和結構相同的離子,半徑愈大,交換得愈快;離子大小相同者,電荷愈高,交換得愈慢。其他配體取代水合金屬離子中的配位水分子的反應速率很少取決于配體的性質,而常與水分子的交換速率一致,即取決于水合金屬離子的性質。
1個中心原子所生成的配位鍵數目,稱為該中心原子的配位數。如果配合物中的所有配體都只含有1個配位原子,那么配位數就會等于配體數;如果其中有些配體含有2個或2個以上配位原子,那么配位數就會大于或等于配體數。
例如:
[Cr(NH
3
)
6
]
3+
配位數6,配體數6
[Cr(H
2
NCH
2
CH
2
NH
2
)
3
]
3+
配位數6,配體數3
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配位化學與無機、分析、有機以及物理化學關系密切,與生物化學、藥物化學、農業化學等也有關。在化學和化工方面應用很廣。
金屬的提取和分離 一些重要的濕法冶金過程要利用金屬配合物的形成,例如鎳、銅和鈷可用氨水溶液萃取。在核反應中產生的鈹,可用噻吩甲酰三氟丙酮的苯溶液萃取。氰化鈉的水溶液通常用于從礦石中分離金。一氧化碳可用于鎳的純化。 過渡金屬化合物能與烯烴、炔烴和一氧化碳等各種不飽和分子配位形成配合物,使這些分子活化,生成新的化合物。例如烯烴的氫甲醛化反應中,烯烴與氫和一氧化碳按照與鈷催化劑形成配合物的機理,最終生成醛(R為烷基):RCH=CH2+CO+H2─→RCH2CH2CHO
有些金屬催化劑可把烯烴轉變為多聚體。例如,將氯化鈦(Ⅲ)和烷基鋁配位后,作為催化劑,可使烯烴定向聚合成高分子化合物。
常見配體提供電子數的計算
1、NO:一氧化氮分子雖不是有機配體,但與CO十分類似。能理解成NO+,與CO有相當數目的電子(等電子體)。NO參加配體是以三電子成鍵,因而許多有亞硝酰作配體的配合物能符合EAN法則。如:
[Co(CO)3NO]→27+6+3=36e-
[Fe(CO)2(NO)2]→26e-+4e-+6e-=36e-
[Mn(CO)(NO)3]→25+2+9=36e-
[Cr(NO)4]
→24+12=36e-
2、烷基與金屬形成σ鍵,按單電子計算。對不飽和的碳氫分子或離子可按參加配位雙鍵的π電子數目計算。
如:[Mn(CO)5(C2H4)]+=25e-+2e-+10e--e-=36e-
[Cr(C6H4)2]=24e-+2×6e-=36e-
[Fe(C4H6)(CO)3]=26e-+4e-+6e-=6e-
3、環戊二烯基和羰基的混合配合物:環戊二烯基作為5個e-,如:
[Mn(CO)3(C5H5)]=25+6+5=36e-
[Co(CO)2(C5H5)]=27+4+5=36e-
[V(CO)4(C5H5)]=23+8+5=36e-
各類配體在計算EAN時所提供的電子數為:
H
1
烯烴(每個雙鍵)2
烷基、酰基
1
烯丙基(CH2=CH-CH2·)3
羰基
2
環戊二烯基(C5H5·)5
亞硝酰
3
環庚三烯基(C7H7·)7
單齒配體Cl-;
PR3等
2
苯基
6
二、16e-和18e-
EAN法則的另一種說法是18e-規則。
以上就是配位化學的全部內容,常見配體提供電子數的計算 1、NO:一氧化氮分子雖不是有機配體,但與CO十分類似。能理解成NO+,與CO有相當數目的電子(等電子體)。NO參加配體是以三電子成鍵,因而許多有亞硝酰作配體的配合物能符合EAN法則。內容來源于互聯網,信息真偽需自行辨別。如有侵權請聯系刪除。