结构化学基础课件-第六章-配位化合物的结构和性质

（课堂讲授8学时）6.1.概述6.2.配位场理论要点6.3.-配键与有关配合物的结构和性质6.4金属-金属四重键6.5.原子簇化合物的结构与性质6.6.物质的磁性和磁共振,第六章配位化合物的结构和性质,第六章配位化合物的结构和性质,学时-6学时,掌握配位场理论要点分析配合物化学键与性质的关系。用电子计数法推导金属团簇化合物金属键。了解物质的磁性和磁共振,对常见多原子分子所包含的化学键（包括配位键，金属多重键，等），能作出正确的判断，从而可推测其几何结构与化学性质。,配合物是由中心原子(或离子)和配位体(阴离子或分子)以配位键的形式结合而成的复杂离子或分子，通常称这种复杂离子或分子为配位单元。凡是含有配位单元的化合物都称配合物。如：Co(NH3)63+、HgI42-、Ni(CO)4等复杂离子或分子，其中都含配位键，所以它们都是配位单元。由它们组成的相应化合物则为配合物。如：Co(NH3)6Cl3、k2HgI4、Ni(CO)4,6.1概述配位化合物的定义,配位化合物的组成,对于整个配合物的命名，与一般无机化合物的命名原则相同，如配合物外界酸根为简单离子，命名为某化某；如配合物外界酸根为复杂阴离子，命名为某酸某；如配合物外界为OH-,则命名为氢氧化某。但配合物因为存在较为复杂的内界，起命名要比一般无机化合物复杂。内界的命名顺序为：配位体数配位体名称合中心离子（氧化数）,配位化合物的命名,单齿配位体:只有一个配位点的配位体.非螯合多齿配位体:配位体有多个配位点，但不能同时和一个金属离子配位。,6.1.1.配位体,螯合配位体:同一个配位体中的几个配位点同时和同一个金属离子配位,Co(EDTA)-配位螯合离子的结构,在配位化合物的结构中，一个配位体同时和n个不同的金属原子M配位时，常在配位体前加n记号，例如Fe3(CO)10(2CO)2，表示有2个CO分别同时和2个Fe原子结合。若一个配位体有n个配位点与同一金属原子结合，则在配位体前标上n记号，例如(5C5H5)2Fe，表示每个C5H5都有5个配位点和同一个Fe原子结合。,键配位体:利用成键的电子和反键的空轨道同时和金属离子配位的配位体,磁性：物质在磁场中表现出来的性质。顺磁性：被磁场吸引的性质0,n0。例如：O2，NO，NO2等物质具有顺磁性。反磁性：被磁场排斥的性质=0,n=0。大多数物质具有反磁性。铁磁性：被磁场强烈吸引的性质。例如：Fe，Co，Ni属于铁磁性物质。纯自旋磁矩：为玻尔磁子n未成对电子数,配合物的磁性,物质的磁性与内部的电子自旋有关。若电子都是偶合的，由电子自旋产生的磁效应彼此抵消，这种物质在磁场中表现反磁性；反之，有未成对电子存在时，才会在磁场中显示磁效应。,式中，为纯自旋磁矩，单位是(玻尔磁子),n为未成对电子数。,可用未成对电子数目n估算纯自旋磁矩。n012345/B.M.01.732.833.874.905.92物质的磁性亦可用磁天平测定。实验测得的磁矩与估算值略有出入，对第一过渡系金属离子配合物来说，比较吻合。,实例：Ti(H2O)63+Ti3+：3d1=1.73n=1K3Mn(CN)6Mn3+：3d4=3.18n=2K3Fe(CN)6Fe3+：3d5=2.40n=1,配合物的空间构型,配合物分子或离子的空间构型与配位数的多少密切相关。,1.价键理论配位化合物的价键理论是根据配位化合物的性质，按杂化轨道理论用共价配键和电价配键解释配位化学物中金属离子和配位体间的结合力。2.晶体场理论晶体场理论是静电作用模型，把中心离子（M）和配位体（L）的相互作用看作类似离子晶体中正负离子的静电作用。,6.1.2配位化合物结构理论的发展,3分子轨道理论配位化合物的分子轨道理论是用分子轨道理论的观点和方法处理金属离子和配位体的成键作用。4配位场理论配位场理论是晶体场理论的发展，其实质是配位化合物的分子轨道理论。在处理中心金属原子在其周围配位体所产生的电场作用下，金属的原子轨道能级发生变化时，以分子轨道理论方法为主，根据配位场的对称性进行简化，并吸收晶体场理论的成果，阐明配位化合物的结构和性质，它与纯粹的分子轨道理论有一定的差别，故称配位场理论。,价键理论的要点1.形成体(M):有空轨道配位体(L):有孤对电子二者形成配位键ML2.形成体(中心离子)采用杂化轨道成键3.杂化方式与空间构型有关,1价键理论,配合物的化学键理论,1.配位数为2的配合物,sp杂化,氧化值为+1的离子常形成配位数为2的配合物，如Ag(NH3)2+,AgCl2-和AgI2-等。,Ag+与NH3形成配合物时，Ag+与5s，5p轨道杂化接受2个NH3的孤对电子成键：,2.配位数为4的配合物,BeX42-四面体,空间构型两种：四面体与平面正方形，这取决于形成体的价层电子结构和配体的性质。例如：Be2+采用sp3杂化轨道与配体成键形成四面体构型的配合物。,四配位的配合物,平面正方形，=0,四面体，=2.83B.M.,Ni2+形成配位数为4的配合物时，既有四面体构型，也有平面正方形构型的，前者，Ni2+采用的是dsp2杂化，后者，Ni2+采用的是sp3杂化。,配位数为6的配合物大大数是八面体构型，但是中心离子采用的杂化轨道有区别，一种是sp3d2杂化，另一种是d2sp3杂化。前者用的是外层d轨道，其配合物称为外轨型配合物，后者用的是内层d轨道，其配合物属于内轨型配合物。内轨型配合物比相应的外轨型配合物稳定。,3.六配位的配合物,六配位的配合物,=2.4B.M.lgKf=52.6,=5.90B.M.lgKf=14.3,内轨型,外轨型,n为配合物中的成单电子数,为配合物的磁矩。配合物的配位数就是中心原子在成键时动用的空轨道数,价键理论简明地解释了配合物的分子构型、磁性、稳定性等,杂化轨道类型决定分子构型：,根据配合物的磁矩可以计算配合物中成单的电子数并由此确定杂化轨道的类型：,例,实验测得Co(CN)63和CoF63均有正八面体的结构且磁矩分别为0和4.9B.M.,在Co(CN)63中,Co3中心离子以d2sp3杂化轨道成键,配离子没有成单电子,显抗磁性,为内轨型配合物(也叫共价型配合物)。,在CoF63中,杂化轨道的类型为sp3d2,配离子有4个单电子,显顺磁性,为外轨型配合物(也叫电价配合物)。,Co3d74s2:,Co33d6：,对价键理论的评价,能简明地解释配合物的空间构型、磁性、稳定性。直观明了，使用方便。没有提到反键轨道，不涉及激发态，不能满意地解释配位化合物的光谱数据，如无法解释配合物的颜色(吸收光谱)等。,要点：在配合物中，中心离子M处于带负电荷的配位体L形成的静电场中,二者完全靠静电作用结合一起；晶体场对M的d电子产生排斥作用，引起M的d轨道发生能级分裂；分裂类型与配合物的空间构型有关；晶体场相同，L不同，分裂能也不同。分裂能是指d轨道发生能级分裂后，最高能级和最低能级间的能量差。d电子从未分裂的d轨道进入分裂后的d轨道，使配合物获得晶体场稳定化能。,2晶体场理论,配合物的化学键理论,1.八面体场在八面体配合物中，6个配位体分别占据八面体的6个顶点。由此产生的静电场叫做八面体场。以Ti(H2O)63+为例。自由离子Ti3+，外层电子为3d1，该电子在d轨道出现的机会相等，5个d轨道能量相等；设想6个H2O分子的负电荷形成一个球形场，对Ti3+的d电子排斥，5个d轨道能量等同地升高；实际上6个H2O形成的是把八面体场，d轨道受到不同程度的排斥：dz2,dx2-y2轨道与轴上的配体迎头相碰，能量比球形场高，dxy,dxz,dyz轨道因自身伸展方向不是在轴上，而是在轴间，受到配体排斥力小一些，其能量比球形场低。,八面体场，d轨道分裂成eg轨道（dz2，dx2-y2），t2g轨道（dxy,dxz,dyz）。将eg和t2g这两组轨道间的能量差用o或10Dq来表示,o或10Dq称为分裂能,根据重心守恒原理,则2E(eg)3E(t2g)0由此解得E(eg)0.6o=6DqE(eg)E(t2g)oE(t2g)0.4o=4Dq分裂能可以cm-1或J（kJmol-1)表示：0=20300cm-1=20300cm-11.9861023Jcm-1=4.0310-19J=4.0310-1910-36.0221023kJmol-1,中心离子：电荷Z愈大、0愈大0/cm-117600140001370010400同族过渡金属相同电荷的金属离子：主量子数n愈大，0愈大Cr(H2O)63+MoCl63-0/cm-11360019200,影响0的因素,配体：配合物构型相同条件下，各种配体对同一中心离子产生的分裂能值由小到大的顺序（光谱化学序列）：I-Br-Cl-SCN-F-OH-C2O42-H2ONCS-EDTANH3enbipyphenSO32-enNH3pyH2OF-OH-Cl-Br-I-,若只看配位体中直接配位的原子，0的大小次序为：,CNOFSClBrI,（2）对一定的配位体，0随M的不同而不同，其大小次序为：,价态高，0大；M所处周期数高，0大。,当P0，电子倾向于多占轨道，形成弱场高自旋型（HS）配位化合物；,以八面体配位化合物为例，当选取t2g和eg*能级的权重平均值作为能级的零点，即M在球形场中未分裂的d轨道的能级为零：2E（eg*）+3E（t2g）=0而E（eg*）-E（t2g）=0由此可得eg*的能级为0.60,t2g的能级为-0.40。M的d电子进入ML6的t2g和eg*轨道后，若不考虑成对能，能级降低的总值称为配位场稳定化能。d0-d10组态的配位场稳定化能的变化图形:高自旋型为双峰线,低自旋型为单峰线。,6.2.3配位场稳定化能（LFSE）与配位化合物的性质：,（LFSE）与配位化合物的性质：,离子水化热和MX2的点阵能由Ca2+-Zn2+水化热和MX2的点阵能受配位场稳定化能的影响，按双峰线变化。离子半径高自旋型出现向下双峰，低自旋型出现向下单峰。Jahn-Teller效应Cu2+的Jahn-Teller畸变，以拉长的八面体居多，此时的电子组态为(t2g)6(dz2)2(dx2-y2)1,第一系列过渡金属离子(M2+)和(M3+)的离子半径,由于自旋状态不同引起离子半径的差异，在生物化学中有重要意义。例如：在血红蛋白中，血红素辅基的Fe2+能可逆载氧，载氧时Fe2+的状态为低自旋，半径较小，能嵌入卟啉环的平面中，呈六配位体。而脱氧后Fe2+呈高自旋态，半径较大。不能嵌入卟啉环的平面中，高出平面7080pm，为五配位。,配位化合物的热力学稳定性常用稳定常数表示，而影响稳定常数的因素有配位反应的焓变和熵变两部分。配位场稳定化能是影响稳定常数的焓变因素，螯合效应是影响稳定常数的熵变因素。用螯合配位体置换水分子时,置换反应将使分子数目增多,是个熵增加的过程,也是促使置换反应进行的重要条件。螯合效应是指由螯合配体形成的配位化合物，一般要比相同配位数和相同配位原子的单齿配位体形成的配位化合物稳定的效应。其实质上是一种熵增效应。,6.2.4配位化合物的热力学稳定性,6.2.5其它多面体配位化合物的配位场四面体场和平面四方形配位场的关系：四配位化合物的配位型式与d电子数的多少有关。在弱场中，含0、5或10个d电子的离子采取四面体构型时，相互间的排斥力最小，如：四氯化钛；含1个或6个d电子的离子一般仍采取四面体构型，如四氯化钒。对于含有8个d电子的四配位化合物，一般为平面正方形，因为这种构型获得的LFSE较多，这时配位化合物自旋成对，显反磁性。第五、第六周期的过渡元素确是如此，如四氯化钯离子、四氯化铂离子。而对于第一长周期的过渡元素，由于金属离子的体积较小，所以在碰到电负性高、体积大的配位体时，就要考虑排斥带来的影响，如为平面正方形，为四面体形。,五配位化合物有三方双锥形和四方锥形两种构型。三方双锥用杂化轨道；如CdCl53四方锥用杂化轨道；如Ni(CN)53有的构型介于两种之间。,七配位化合物中最常见构型是五方双锥形：,它可看作是由d3sp3杂化轨道组成；3个d轨道为dxy，dxz，dyz。许多Mo的配位化合物采用这种构型。,d轨道能级在不同配位场中的分裂,许多过渡金属能以-配键与CO配体形成配合物，例如：Ni(CO)4，Fe(CO)5，Cr(CO)6等。在羰基配合物中，配体CO以C的孤对电子与金属原子的空d轨道形成配键，金属原子的d轨道上电子再反馈到CO的*轨道上形成反馈键，两种作用结合起来，称为-授受键，使金属原子与碳原子之间的键比单键强，C-O间键比CO分子中要弱，因为反键*轨道上也有一定数量的电子。,6.3-配键与有关配位化合物的结构和性质6.3.1过渡金属羰基配位化合物和小分子配位化合物,大多数羰基配合物都满足18电子规则，即金属原子的价电子与周围配体提供的电子数加起来等于18。CO配体一般提供2个电子，而中心金属原子的价电子数若为奇数时，配合物倾向于形成双核羰基化合物，例如：Mn2(CO)10,Co2(CO)8等。在Mn2(CO)10中，Mn-Mn形成单键，与五个M-CO形成八面体构型，两组Mn(CO)5为了减少空间阻碍引起的斥力，羰基基团相互错开排列。除CO外，N2、O2、NO等小分子均能与过渡金属形成类似的-授受键配合物。PF3、PCl3、PR3等分子与过渡金属也形成-授受键的配合物，在PR3中P有一孤对电子可提供电子对给中心金属原子，它还有空d轨道可接受金属原子反馈的电子，形成-配键，例如：Pd(PF3)4、Ni(PF3)4等。,Ni（CO）4,双键结构,Os3(CO)12,g=38+122=48b=(183-48)/2=3,Ir4(CO)12,g=49+122=60b=(184-60)/2=6,-,+,+,-,+,-,+,+,-,+,-,-,+,-,+,-,+,M,+,CO,M,CO,CO,+,M,M,CO,M-C-O中-配键示意图,18电子规则：大多数羰基配位化合物都有一个特点，就是每一个金属原子的价电子数和它周围的配位体提供的价电子数加在一起满足18电子结构规则，是反磁性的。例如：MCrMnFe价电子数678需要电子数121110形成的羰基配位化合物MCoNi价电子数910需要电子数98形成的羰基配位化合物,分子氮配合物对推进化学模拟生物固氮，寻找合成氨的新型催化剂，实现在温和条件下合成氨，具有重要意义，所以引起了化学家和生物学家们的普遍注意，成为当今无机化学中非常活跃的一个研究领域。,6.3.2.分子氮配合物,N2与CO是等电子体，分子氮与过渡金属离子（原子）生成配合物时的成键情况也与一氧化碳相似。氮原子上的孤对电子进入过渡金属离子（原子）的空轨道，形成配键，同时过渡金属离子（原子）的d电子进入N2分子的*空轨道，形成反馈键，构成双键结构。N2分子除了以端基方式、桥基方式形成配合物外，还可以给出成键电子形成侧基配合物。,与金属羰基配合物的情况相似，在N2分子与金属M以键配位后，由于形成键时NN之间成键电子密度减小，而在形成反馈键时，N2分子的反键轨道中又加入了电子，这就降低了N2分子的键级，增加了键长，分子氮配合物中的氮分子得到了一定程度的活化。氮分子的活化是N2进一步还原为NH3的先决条件。因此，氮分子的活化为从空气中直接固氮打开了一扇大门，而这正是长久以来人们梦寐以求的目标。,6.3.3不饱和烃配位化合物早在19世纪初，Zeise合成出蔡斯盐KPtCl3(C2H4)H2O，其一价负离子PtCl3(C2H4)-的结构如下：,PtCl3(C2H4)-的结构,蔡斯盐阴离子Pt(C2H4)C13的中心离子Pt()具有d8构型。在形成配合物时，它以其空dsp2杂化轨道分别接受来自配体Cl的孤对电子(Cl)和乙烯分子的成键电子。与乙烯分子配合时,生成的是三中心配位键(在这个三中心配位键中,乙烯是电子对的给予体,Pt()是电子对接受体)。同时，Pt()中d轨道上的非键电子,则和乙烯分子中的空反键*轨道形成另一个三中心反馈配键(而在这个三中心反馈配键中,Pt()是电子对的给予体,乙烯分子是电子对接受体)。这种配键和反馈的配键的协同结果,使得蔡斯盐相当稳定。,各个键的形成示意图,Pt()C2H4间的配键,乙炔配合物,乙炔有两套相互垂直的与*轨道,两套轨道均可以和对称性匹配的金属d轨道重叠。乙炔即可做2电子给予体,又可以作为4电子给予体。,图610Fe(CO)3(C4H6)和Co(CO)6(C2H4)结构示意图,许多环多烯具有离域键的结构，离域键可以作为一个整体和中心金属原子通过多中心键形成配位化合物。平面对称的环多烯有很多，下图只列出其中一些比较常见的环多烯的结构式和电子数。,6.3.4环多烯和过渡金属的配位化合物,20世纪50年代合成出一种新物质Fe(C5H5)2，称二茂铁，两个环戊烯基与一个亚铁离子形成夹心面包式的分子结构，西方俗称三明治结构，以后陆续合成出一系列过渡金属与环戊烯基的配合物，Ru(C5H5)2、Co(C5H5）2-、Mn(C5H5)2、Ni(C5H5)2等；过渡金属与苯基也可以形成三明治化合物，如二苯铬Cr(C6H6)2等。后来进一步研究发现，环烯烃（3元环、4元环直至7、8元环）都能与过渡金属形成这种夹心化合物，但以5元环，6元环为最常见。这种夹心化合物也可以是混合环体系，如一个5元环与一个3元环的Ti(C5H5)(C3Ph3),一个7元环与一个5元环的(C5H5)V(C7H7)。有些是金属与一个环烯基配位。再与三个羰基配位，例如Cr(C6H6)(CO)3,以二茂铁（交错式）的分子轨道做详细说明:,二茂铁有两个强成键分子轨道e1g,一个弱成键分子轨道a1g,和6个非键轨道a2u、e1u、e2g、a1g,这9个分子轨道能级均较低.亚铁离子有6个价电子,两个环戊烯阴离子共12个价电子,总共18个价电子刚好填满这9个能级较低的分子轨道.(见下图),？结构非常稳定,二茂铁的能级相关图,二苯铬,在过渡金属配位化合物中，金属原子之间可以形成单键，双键，三重键和四重键，四重键的形成必须有d轨道参加，所以它只能在过渡金属原子之间形成：今以K2（Re2Cl8）2H2O晶体中的Re2Cl82-离子结构为例:,6.4金属-金属四重键,Re2Cl82在在Re2Cl82离子中，Re与Re之间的金属-金属键是四重的。该离子有248224个价电子,平均一个Re有12个e，因此，必须和另一个金属Re生成四重金属键才能达到16e的结构(为什么是16e？因为Cl接受反馈键的能力较弱，不能分散中心金属原子的负电荷累积，故只能达到16e结构)。右面示出Re2Cl82离子的结构。,Re2Cl82离子在成键时，Re用dx2y2，s，px，py四条轨道进行杂化，产生四条dsp2杂化轨道，接受四个Cl配体的孤对电子，形成四条正常的键，两个金属各自还剩四条d轨道，dz2、dyz、dxz、dxy，相互重叠形成四重的金属-金属键。这四重键，一条是dz2dz2头对头产生的键，两条是由dyz与dyz、dxz与dxz肩并肩产生的键，还有一条是dxy与dxy面对面产生的键。该离子的24个价电子，在8条ReCl键中用去16,剩下8个则填入四重键中。,Re2Cl82的结构为重叠构型，即上下Cl原子对齐成四方柱形，ClCl键长332pm，小于其范德华半径(约350pm)，表明C1C1之间部分键合。,成键电子数改变会导致键级降低：a)成键电子数减少；b)反键轨道中填入电子。,若干化合物中的MM化学键,具有四重键的化合物，可以进行置换、加成、环化、氧化还原多种形式的化学反应：,含有多重键的原子簇有其特异的化学性能,F.A.Cotton：原子簇(Cluster)是“含有直接而明显键合的两个或两个以上的金属原子化合物,原子簇的定义,原子簇化合物(ClusterCompounds)是含有三个或三个以上互相键合或极大部分互相键合的金属原子的配位化合物,徐光宪：原子簇为若干有限原子（三个或三个以上）直接键合组成多面体或缺顶多面体骨架为特征的分子或离子,6.5过渡金属原子簇化合物的结构和性质,式中g代表分子中与Mn有关的价电子总数，它包含三部分电子：1.组成Mn簇合物中n个M原子的价电子数；2.配位体提供给n个M原子的电子数；3.若簇合物带有电荷，则包括所带电荷数。,b=(1/2)(18n-g),每个过渡金属原子（M）参加成键的价层原子轨道有9个（5个d轨道，1个s轨道和3个p轨道），在分子中每个过渡金属原子可以容纳18个价电子以形成稳定的结构，此即18电子规则。Mn中n个金属原子之间互相成键，互相提供电子，M原子间成键的总数可以用键数（b）表示。,6.5.118电子规则和金属-金属键的键数,六个Rh之间形成九个金属-金属键，该金属簇合物的骨架结构为三棱柱。,现举Co4(CO)12为例说明：,g=49+122=60,b=(1/2)(18460)=6,即四个Co原子形成六个金属-金属键,几何构型应为四面体骨架。,又如：Rh6C(CO)152-,g=69+152+4+2=90,b=(1/2)(18690)=9,价电子总数包括六个Rh的价电子，15个羰基提供的电子，Rh6骨架中C的四个价电子和簇合物带的二价负电荷，总计为90个电子,g=48+162=64b=(1/2)(18464)=4,例6.5.1Ir4(CO)12,g=49+122=60,b=(1/2)(18460)=6,例6.5.2Re4(CO)162-,g=47+162+2=62b=(1/2)(18462)=5,例6.5.3Os4(CO)16,Ir4(CO)12四面体,Re4(CO)162-菱形,Os4(CO)16四方形,等瓣相似（isolobalanalogy）是指两个或两个以上的分子片，它们的前线轨道的数目，能级分布，形状，对称性和所含电子数等均相似。将八偶律和18电子规律结合起来，可用以计算一个由n1个过渡金属原子和n2个主族元素原子组成的簇合物骨干的键数（b）,b=(1/2)(18n1+8n2-g),式中g是指主族元素和过渡金属元素的簇合物骨干的价电子数。一个簇合物的结构主要由它本身的电子因素和空间几何因素所决定，还要受周围成键环境的影响。,6.5.2等瓣相似，等同键数和等同结构,6.5.3簇合物的催化性能,许多簇合物具有优良的催化性能，与它们的空间结构和电子组态有关。,Ni4CNCMe37，四核原子簇合物，是一种重要的催化剂。,分子中4个Ni原子作四面体排列，每个Ni原子端接一个CNCMe3基团，另外3个配体按2形式以C和N原子分别配位在两个Ni原子上，形成大三角形。,Ni4CNC(CH3)37作催化剂，将乙炔环化成苯的机理,实验测定原子簇化合物HFe4(CO)12(CO)具有蝴蝶式的结构：,其中，有一个CO分子和Fe原子结合，如式中虚线所示，由于这个原子簇化合物对CO的活化作用，将CO分子中的CO键削弱，使其键长由112.8pm，增加至126pm，因而可以进一步进行加成反应。鉴于N2和CO是等电子体系，可以想象N2也能得结构类似的化合物，见图(b)。,这些原子簇化合物的结构为阐明N2和H2在铁催化剂作用下合成氨的催化过程，提供了重要的依据和线索。,（1）可作为抗癌药物（2）可作为模拟生物固氮的模拟物（3）作为无机固体新材料：Re2Cl82-在可见光区*跃迁,很有希望利用它们光敏性来制造太阳能电池。（4）许多原子簇化合物可以作为活性高,选择性好的新型催化剂,6.5.4、原子簇化合物的应用,物质的磁性常用磁化率或磁矩表示，磁化率是在外磁场H中物质磁化强度M和磁场强度H的比值：,6.6.物质的磁性和磁共振,6.6.1物质的磁性及其在结构化学中的作用,=M/H,是一个无量纲的量。磁矩是个矢量，常用小箭头（）表示，它是从物质的微观结构来理解物质磁性的一个物理量。磁矩的单位为Am2或JT-1。,在化学中常用摩尔磁化率m表达物质的磁性，它是磁化率乘以物质的相对分子质量而除以该物质的密度，单位为m3mol-1.摩尔磁化率可通过磁天平等实验测定。,摩尔抗磁磁化率的计算,物质的磁矩和化合物中具有的未成对电子数有关，它和顺磁磁化率P的关系,0为真空磁导率，NA为Avogadro常数，k为Boltzmann常数。顺磁磁化率P为摩尔磁化率m与抗磁磁化率d之差，即：,物质的磁矩（有效磁矩eff）以玻尔磁子e为单位,对于轨道磁矩可以不计的化合物，磁矩由未成对电子贡献,系数2为电子自旋因子，n为未成对电子数，电子自旋量子数S=n/2，计算化合物的磁矩，未成对电子数，和金属离子的自旋态.例如，实验测得295K时Mn(CH3COCHCOCH3)3的m1.34810-7m-3mol1,抗磁磁化率d为-0.02210-7m-3mol1,可判断在该配合物中Mn3+处于高自旋态,有4个未成对电子,磁矩为:,6.6.2顺磁共振,顺磁共振是研究具有未成对电子的物质，如配合物.自由基和含有奇数电子的分子等顺磁性物质结构的一种重要方法，它又称为电子顺磁共振（EPR）或电子自旋共振（ES