配合物的不稳定常数和稳定常数.ppt

配位化合物 第一节配合物的基本概念第二节螯合物第三节配合物的稳定性第四节配合物形成时的性质变化 本章讲解内容 4 3 2 1 第一节配合物的基本概念 1 1配合物的定义 CuSO4 4NH3 Cu NH3 4 SO4 配合物的形成 深蓝色晶体 加入酒精过滤 把纯净的深蓝色的硫酸四氨合铜晶体溶于水 分成三分 进行如理实验 1 用pH试纸测定酸碱度 pH 7说明没有明显NH3 2 加入稀NaOH时无沉淀生成 说明无简单Cu2 离子 3 加入BaCl2 HNO3溶液有沉淀生成 示有SO42 离子 4 3 2 1 铜氨溶液的组成 由以上实验事实可以推知 在铜氨溶液中 无简单Cu2 离子 有简单SO42 离子 无大量NH3 根据进一步的实验 元素含量分析 可以得出铜氨晶体的组成为 Cu NH3 4 SO4 配合物的定义 配合物是由可以给出孤对电子或多个不定域电子的一定数目的离子或分子 称为配体 和具有接受孤对电子或多个不定域电子的空位 空轨道 的原子或离子 统称中心原子 按一定的组成和空间构型所形成的化合物 简单地说 配合物是由中心原子和配位体组成的 中心原子和配位体具有一定的比例和一定的空间构型 Cu2 4NH3 Cu NH3 42 铜氨配离子 Cu2 NH3 NH3 NH3 NH3 4 3 2 1 1 2复盐与配合物的区别 复盐KCl MgCl2 6H2O 配合物 Cu NH3 4 SO4 电中性配合物 如Fe CO 5 Co NH3 3Cl3配离子 Cu NH3 42 Ag CN 2 配酸H2 PtCl6 配碱 Cu NH3 4 OH 2 配盐 Cu NH3 4 SO4 这些都可电离出配离子 配合物 K Cl Mg2 溶于水 Cu NH3 42 SO42 溶于水 复盐在溶液中电离出的离子全部是简单离子 配合物在溶液中存在复杂基团 固态都具有固定的组成和晶体结构 4 3 2 1 1 3配合物的组成 Cu2 NH3 NH3 H3N H3N SO42 内界 Cu NH3 4 2 外界SO42 配合物 Cu NH3 4 SO4 配位体 NH3配位原子 N 中心原子 Cu2 一 配位体和配位原子 配位原子 可以给出孤电子对的原子称为配位原子 配位体 含有配位原子或者 电子对的离子或者分子称为配位体 简称配体 常见配体 NH3 H2O Cl I CN CNS NH2 CH2 CH2 H2N CH2 CH2 配位原子一般是如下原子 卤素原子 X O S N P C 4 3 2 1 配体的分类 单齿配体 指只有一个配位原子的配体 如NH3 H2O 卤离子等 多齿配体 与中心离子结合 配位 的配位原子不止一个的配位体称多齿配体 如 乙二胺 NH2 CH2 CH2 H2N 双齿配体 氨基三乙酸 N CH3COO H 3 四齿酸体 EDTA 四乙酸乙二胺 六齿配体 二 配位数 与中心原子结合的配位原子的数目称为中心原子的配位数 如 Cu NH3 4 2 Cu2 的配位数是4 Fe H2O 6 3 Fe3 的配位数是6 Co en 3 3 Co3 的配位数是6 一般说来 金属离子的半径越大 电荷越高 配位数越大 配位数 配位原子数单齿配体 配位数 配体数双齿配体 配位数 配体数 2 C CH2 N CH2 CH2 N CH2 C O O O O 2 2 4 EDTA Y4 的结构简式 4 3 2 1 三 配合物的中心原子 提供空价电子轨道与配位体形成配位键的金属离子可原子称为配合物的形成体 又称中心离子或中心原子 配合物依据中心原子的分类 单核配合物 只有一个中心原子的配合物称单核配合物 如 Cu NH3 4 SO4 多核配合物 含有不止一个中心原子的配合物称多核配合物 金属族状配合物 多核配合物中 两个中心原子直接成键结合的配合物称金属族状配合物 NiNi NH2 H2N NH2 H2N 金属族状配合物 Co2 CO 8 的结构 Cu2 NH3 NH3 NH3 NH3 4 3 2 1 1 4配合物的命名 把配离子看作是一个特殊原子团 那么配合物的命名与普通无机物的命名方法是相同的 主要是要掌握好配合物内界的命名方法 配离子的命名的顺序 配体的数目和名称 无机配体 阴离子 阳离子 中性分子 有机配体 合 金属离子 用罗马数字表示金属离子的氧化数或用阿拉伯数字表示配离子的电荷 同类配体不止一个时 按配位原子的英文字母顺序排列 Cu NH3 4 2 Cu NH3 4 SO4 Fe CN 6 3 K3 Fe CN 6 H2 SiF6 Co NH3 5 H2O Cl3 四氨合铜 配离子 硫酸四氨合铜 六氟合硅 酸 阳离子只有氢离子时 不写阳离子名称 六氰合铁 酸钾 阳离子和配阴离子之间加个 酸 字 六氰合铁 配离子 三氯化五氨 一水合钴 4 3 2 1 化学式相同但配位原子不同的配体 名称不同 NO2硝基 ONO亚硝酸根 SCN硫氰酸根 NCS异硫氰酸根 一些习惯叫法 Cu NH3 4 2 铜氨配离子 Ag NH3 2 银氨配离子K2 PtCl6 氯铂酸钾等 K3 Fe CN 6 铁氰化钾 俗名赤血盐 K4 Fe CN 6 亚铁氰化钾 俗名黄血盐 配离子与异号离子形成中性物质时 配离子要用中括号括起来 表示它是配合物的内界 只是表示配离子时 中括号可以省略 注意 4 3 2 1 命名下列配合物 1 Co NH3 6 Cl3 2 K2 Co NCS 4 3 Co NH3 5Cl Cl2 4 Pt NH3 2Cl2 解 1 三氯化六氨合钴 2 四异硫氰合钴 酸钾3 二氯化一氯 五氨合钴 4 二氯 二氨合铂 练习 4 3 2 1 如何命名下列配合物 它们的配位数各是多少 1 Co ONO NH3 3 H2O 2 Cl2 2 Cr OH C2O4 en H2O 拓展 解 1 二氯化亚硝酸根 三氨 二水合钴 配位数是6 2 一羟基 一草酸根 一乙二胺 一水合铬 配位数是6 4 3 2 1 第二节螯合物 往硫酸镍溶液中加入少量氨水 再滴入几滴丁二酮肟 可观察到鲜红色的沉淀 让我们解释这个实验事实 2 一个配体用两个配位原子与中心原子配位形成环状结构的配合物称为螯合物 也叫内配盐 螯合物要比非螯合物稳定 形成螯合物通常形成较深的颜色和较低的溶解度 在螯合物中 环数越多 稳定性越强 五元环 环上的原子数目 和六元环的稳定性最强 形成螯合物的配体大多数是有机物 4 3 2 1 请分析下面两种配合物的稳定性哪个较强 颜色哪个较深 哪个溶解度较小 Ni NH3 6 SO4易溶于水 呈蓝色溶液 Ni en 3 SO4不溶于水 呈紫色沉淀 4 3 2 1 第三节配合物的稳定性 3 1配离子的稳定性 一 配合物的不稳定常数和稳定常数 与弱电解质类似 配合物在溶液中也存在着离解平衡 同样可以用平衡定律表示 Cu NH3 42 Cu2 4NH3 Cu2 NH3 4 K不稳 Cu NH3 42 Cu2 4NH3Cu NH3 42 K稳 Cu2 NH3 4 Cu NH3 42 1所以K不稳 K稳 配合物的K不稳越小 其稳定性越强 4 3 2 1 二 逐级稳定常数 Cu2 NH3Cu NH3 2 K1 Cu NH3 2 Cu2 NH3 Cu NH3 2 NH3Cu NH3 22 K2 Cu NH3 22 Cu NH3 2 NH3 多配位数配合物的生成是分步进行的 如 Cu NH3 22 NH3Cu NH3 32 K3 Cu NH3 32 Cu NH3 22 NH3 Cu NH3 32 NH3Cu NH3 42 K4 Cu NH3 42 Cu NH3 32 NH3 K稳 K1 K2 K3 K4lgK稳 lgK1 lgK2 lgK3 lgK4 由此可以得出 第一级稳定常数 第二级稳定常数 第三级稳定常数 第四级稳定常数 K1 K2 称为逐级稳定常数 Cu2 4NH3Cu NH3 42 4 3 2 1 3 2稳定常数的应用 一 判断配位反应进行的方向 例判断下列反应进行的方向 Ag NH3 2 2CN Ag CN 2 2NH3 可以看作是下列两个反应的总和 Ag NH3 2 Ag 2NH3 K1 1 K稳 Ag NH3 2 Ag 2CN Ag CN 2 K2 K稳 Ag CN 2 K K1 K2 原反应的平衡常数为 Ag CN 2 NH3 2 Ag NH3 2 CN 2 K稳 Ag CN 2 K稳 Ag NH3 2 查表求 K稳 Ag NH3 2 1 7 107K稳 Ag CN 2 1 0 1021 所以K 5 8 1013 平衡常数很大 说明上述反应很完全 4 3 2 1 二 计算溶液中有关离子的浓度 例1在1ml0 04mol L 1AgNO3溶液中 加入1ml2mol L 1NH3 计算在平衡后溶液中的Ag 浓度 解 设平衡时 Ag xAg 2NH3Ag NH3 2 混合初时浓度 mol L 1 0 0210反应平衡浓度 mol L 1 x1 2 0 02 x 0 02 x 查表 K 稳 Ag NH3 2 1 7 107K较大 说明x很小 所以 NH3 0 96mol L 1 Ag NH3 2 0 02 解得 x 1 28 10 9 mol L 1 答 溶液中Ag 离子的平衡浓度是1 28 10 9mol L 1 K 1 7 107 Ag NH3 2 Ag NH3 2 0 02 x 0 962 4 3 2 1 三 讨论难溶盐生成或溶解的可能性 例2100ml1mol L 1NH3中能溶解固体AgBr多少克 例 解 AgBrAg Br Ksp 7 7 10 13Ag 2NH3Ag NH3 2 K稳 1 7 107 得 AgBr 2NH3Ag NH3 2 Br K Ksp K稳 1 31 10 5 设平衡时溶解的AgBr浓度为xmol L 1 则 Br Ag NH3 2 xmol L 1 NH3 1 2x 1mol L 1 x2K 1 31 10 512 x 3 62 10 3mol L 1AgBr的式量为188 100ml1mol L 1NH3溶解的AgBr是 3 62 10 3 188 0 1 0 68 g 4 3 2 1 四 计算电极电势 例四计算 Ag NH3 2 eAg 2NH3体系的标准电势 已知 Ag NH3 2 的K稳 1 7 107 E0 Ag Ag 0 8V 解 NH3 Ag NH3 2 1mol L 1时Ag 2NH3Ag NH3 2 K稳 1 7 107 Ag NH3 2 Ag NH3 2 1 Ag Ag 5 9 10 8mol L 1 所以 Ag NH3 2 eAg 2NH3E Ag NH3 2 Ag E Ag Ag E Ag Ag 0 0592lg Ag 0 81 0 592lg 5 9 10 8 0 38 V 在标准状态下 Ag NH3 2 和 NH3 浓度为1mol L 1 4 3 2 1 第四节配合物形成时的性质变化 一 颜色变化 颜色的变化又常常是某种配合物的特征变化 常用于金属离子的鉴定 Fe3 nSCN Fe SCN n n 3 红色 Cu2 4NH3 Cu NH3 42 深蓝色 丙酮Co2 4SCN Co SCN 42 蓝色 4 3 2 1 二 溶解度的改变 难溶物 配合剂 配合物 金属离子 阴离子 Ksp K稳 K KSP K稳 HgI2 红色 s 2I HgI42 无色 AgCl 白 s 2NH3 Ag NH3 2 无色 Au s HNO3 4HCl H AuCl4 NO 2H2O 例子 Ag 2NH3 Ag NH3 2 K稳 1 7 107Ag 2CN Ag CN 2 K稳 1 0 1021AgI2 Ag 2I Ksp 1 5 10 16AgI2 2NH3 Ag NH3 2 2I K 2 5 10 9AgI2 2CN Ag CN 2 2I K 1 5 105因此 AgI2较难溶于氨水 容易溶于氰化物中 4 3 2 1 三 电极电势的改变 V 如右图所示 在铜锌原电池中测得电池电势为1 0V 现在在硫酸铜溶液中加入氨水直至生成的沉淀溶解 可发现电表的读数变小 再往硫酸锌溶液中加入氨水 又可观察到电表读数增大 CuSO4 ZnSO4 加入氨水读数变小 加入