普通化学第六章

1、第六章无无 机机 化化 合合 物物第6章第六章v 联系周期系和物质结构，了解化合物的熔点、沸点等物联系周期系和物质结构，了解化合物的熔点、沸点等物理性质的一般规律。理性质的一般规律。本章学习要求本章学习要求v 联系周期系和电极电势联系周期系和电极电势, ,明确某些化合物的氧化还原性明确某些化合物的氧化还原性和酸碱性等化学性质的一般规律。和酸碱性等化学性质的一般规律。v了解配合物的组成、命名和某些特殊配合物的概念。了了解配合物的组成、命名和某些特殊配合物的概念。了解配合物价键理论的基本要点以及配合物的某些应用。解配合物价键理论的基本要点以及配合物的某些应用。v 了解重要金属合金材料和无机非金属材

2、料的特性及应用。了解重要金属合金材料和无机非金属材料的特性及应用。第六章目录目录6.1 氧化物和卤化物的性质氧化物和卤化物的性质6.2 配位化合物配位化合物 6.3 无机材料基础无机材料基础 第六章6.16.1 氧化物和卤化物的性质氧化物和卤化物的性质 无机化合物的氧化物和卤化物的性质涉及无机化合物的氧化物和卤化物的性质涉及范围很广，现联系周期系和化学热力学，选择范围很广，现联系周期系和化学热力学，选择一些典型的化合物，着重讨论它们的的熔点、一些典型的化合物，着重讨论它们的的熔点、沸点等物理性质和氧化还原性、酸碱性等化学沸点等物理性质和氧化还原性、酸碱性等化学性质，从中了解某些化学规律及其在实

3、际中的性质，从中了解某些化学规律及其在实际中的应用。应用。第六章6.1.1 6.1.1 氧化物和卤化物的物理性质氧化物和卤化物的物理性质 卤化物是指卤素与电负性比卤素小的元卤化物是指卤素与电负性比卤素小的元素所组成的二元化合物。素所组成的二元化合物。 卤化物中着重讨论氯化物。即氯与电负卤化物中着重讨论氯化物。即氯与电负性比氯小的元素所组成的二元化合物。性比氯小的元素所组成的二元化合物。1. 1. 卤化物的熔点和沸点卤化物的熔点和沸点第六章氯化物的熔点和沸点大致分为三种情况：氯化物的熔点和沸点大致分为三种情况： 活泼金属的氯化物如活泼金属的氯化物如NaCl、KCl、BaCl2等等是离子晶体是离子

4、晶体,熔点、沸点较高熔点、沸点较高 非金属的氯化物如非金属的氯化物如PCl3、CCl4、SiCl4等是分等是分子晶体，熔点、沸点都很低子晶体，熔点、沸点都很低 位于周期表中部的金属元素的氯化物如位于周期表中部的金属元素的氯化物如AlCl3、FeCl3、CrCl3、ZnCl2等是过渡型氯化等是过渡型氯化物物,熔点、沸点介于两者之间熔点、沸点介于两者之间第六章表表6.1 氯化物的熔点氯化物的熔点 (单位为单位为C)注注1：IBVB，IAIVA族价态与族数相同；族价态与族数相同；VIA族为四族为四氯化物，氯化物，VIB、VA族为三氯化族为三氯化物。物。VIIB和和VIII族为二氯化物。族为二氯化物。

5、注注2：Tl、Pb、Bi分别为分别为+1、+2、+3价。价。第六章IAHCl-84.9IIAIIIAIVAVAVIALiCl1342BeCl2520BCl312.5CCl476.8NCl31600ScCl3825sTiCl4136.4VCl4148.5CrCl31300sMnCl21190FeCl3315dCoCl21049NiCl2973sCuCl2933dCuCl1490ZnCl2732GaCl3201.3GeCl484AsCl3130.2SeCl4288dRbCl1390SrCl21250YCl31507ZrCl4331sNbCl5254MoCl5268RhCl2800sAgCl1550

6、CdCl2960InCl3600SnCl4114.1SbCl3283TeCl4380CsCl1290BaCl21560LaCl31000HfCl4319sTaCl5242WCl6346.7WCl5275.6ReCl4500AuCl3265sAuCl289.5dHgCl2302TlCl720PbCl4105dPbCl2950BiCl3447表表6.2 氯化物的沸点氯化物的沸点(单位为单位为C)s表示升华表示升华; d表示分解；表示分解；LiCl，ScCl3的的数据有一个温度范围，本表取平均值。数据有一个温度范围，本表取平均值。第六章2. 离子极化理论把组成化合物的原子看作球形的正、负离子，正、负

7、电荷把组成化合物的原子看作球形的正、负离子，正、负电荷的中心重合于球心的中心重合于球心。在外电场的作用下，离子中的原子核在外电场的作用下，离子中的原子核和电子会发生相对位移，离子就会变形，产生诱导偶极，和电子会发生相对位移，离子就会变形，产生诱导偶极，这种过程叫做离子极化这种过程叫做离子极化。事实上离子都带电荷，所以离子事实上离子都带电荷，所以离子本身就可以产生电场，使带有异号电荷的相邻离子极化本身就可以产生电场，使带有异号电荷的相邻离子极化。图图6.1 离子极化作用示意图离子极化作用示意图第六章离子极化的结果，使正、负离子之间发生了额外的吸离子极化的结果，使正、负离子之间发生了额外的吸引力，

8、甚至有可能使两个离子的轨道或电子云产生变引力，甚至有可能使两个离子的轨道或电子云产生变形而导致轨道的相互重叠，趋向于生成极性较小的键形而导致轨道的相互重叠，趋向于生成极性较小的键（如下图），即离子键向共价键转变。因而，极性键（如下图），即离子键向共价键转变。因而，极性键可以看成是离子键向共价键过渡的一种形式。可以看成是离子键向共价键过渡的一种形式。图图6.11 离子键向共价键转变的示意图离子键向共价键转变的示意图第六章影响离子极化作用的重要因素影响离子极化作用的重要因素v 极化力（离子使其他离子极化而发生变形的能力）极化力（离子使其他离子极化而发生变形的能力）离子的极化力决定于它的电场强度，主

9、要取决于：离子的极化力决定于它的电场强度，主要取决于： 离子的电荷离子的电荷 电荷数越多，极化力越强。电荷数越多，极化力越强。 离子的半径离子的半径 半径越小，极化力越强。半径越小，极化力越强。如如 Mg2+ Ba2+ 离子的外层电子构型离子的外层电子构型 8电子构型电子构型(稀有气体原子结构稀有气体原子结构)的离子的离子(如如Na+、Mg2+)极化极化力弱，力弱，917电子构型的离子电子构型的离子(如如Cr3、Mn2、Fe2、Fe3+)以及以及18电子构型的离子电子构型的离子(如如Ag、Zn2+等等)极化力较强。极化力较强。 如如 Ag Na+第六章v 离子变形性离子变形性 (离子可以被极化

10、的程度离子可以被极化的程度)离子变形性大小与离子的结构有关，主要取决于：离子变形性大小与离子的结构有关，主要取决于： 离子的电荷离子的电荷: 随正电荷的减少或负电荷的增加，变形性增大。随正电荷的减少或负电荷的增加，变形性增大。 Si4+Al3+Mg2+Na+F- -O2- - 离子的半径离子的半径: 随半径的增大，变形性增大。随半径的增大，变形性增大。F- -Cl- -Br- -I- -； O2- -S2- - 离子的外层电子构型离子的外层电子构型: 18、917等电子构型的离子变形性等电子构型的离子变形性较大，具有稀有气体外层电子构型的离子变形性小。较大，具有稀有气体外层电子构型的离子变形性

11、小。K+Ag+ ； Ca2+Hg2+第六章极化对晶体结构和熔点的影响极化对晶体结构和熔点的影响以以第三周期氯化物为例：第三周期氯化物为例：由于由于Na+、Mg2+、Al3+、Si4+的离子电荷依次递增而的离子电荷依次递增而半径减小，极化力依次增强，引起半径减小，极化力依次增强，引起Cl发生变形的程发生变形的程度也依次增大，致使正负离子轨道的重叠程度增大，度也依次增大，致使正负离子轨道的重叠程度增大，键的极性减小，相应的晶体由键的极性减小，相应的晶体由NaCl的离子晶体转变的离子晶体转变为为MgCl2、AlCl3的层状过渡型晶体，最后转变为的层状过渡型晶体，最后转变为SiCl4的共价型分子晶体，

12、其熔点、沸点、导电性也的共价型分子晶体，其熔点、沸点、导电性也依次递减。依次递减。第六章3. 卤化物的应用卤化物的应用第六章离子型氯化物如离子型氯化物如NaCl、KCl、BaCl2等熔点较高、稳定等熔点较高、稳定性好的氯化物在熔融状态可用作高温介质性好的氯化物在熔融状态可用作高温介质(盐浴剂盐浴剂)，CaF2、NaCl、KCl等可以用作红外光谱仪的棱镜。等可以用作红外光谱仪的棱镜。过渡型的无水氯化物过渡型的无水氯化物如如AlCl3、ZnCl2、FeCl3等可以在等可以在极性有机溶剂中溶解，常用作烷基化反应或酰基化反应极性有机溶剂中溶解，常用作烷基化反应或酰基化反应的催化剂。的催化剂。性质较稳定

13、的无水氯化物性质较稳定的无水氯化物如如CaCl2等常用作干燥剂。等常用作干燥剂。第六章4. 4. 氧化物的熔点、沸点氧化物的熔点、沸点 金属性强的元素的氧化物是离子型化合物，如金属性强的元素的氧化物是离子型化合物，如Na2O、MgO，熔点、沸点大都较高。熔点、沸点大都较高。 大多数非金属氧化物是共价化合物，如大多数非金属氧化物是共价化合物，如CO2、N2O5，固固态时是分子晶体，熔点、沸点低；态时是分子晶体，熔点、沸点低；SiO2则是原子晶体，熔点则是原子晶体，熔点高，硬度大。高，硬度大。 金属性弱的元素的氧化物属过渡型晶体：其中金属性弱的元素的氧化物属过渡型晶体：其中 低价偏向离子晶体或原子

14、晶体，如低价偏向离子晶体或原子晶体，如Cr2O3、 Fe2O3、Al2O3 高价偏向共价型分子晶体，如高价偏向共价型分子晶体，如V2O5、 CrO3、MoO3 原子型、离子型和某些过渡型的氧化物晶体，由于具有熔原子型、离子型和某些过渡型的氧化物晶体，由于具有熔点高、硬度大、对热稳定性高的共性，工程中常可用作磨料、点高、硬度大、对热稳定性高的共性，工程中常可用作磨料、耐火材料及耐高温无机涂料等。耐火材料及耐高温无机涂料等。第六章表表6.4氧化物的熔点氧化物的熔点(单位为单位为C)除标有除标有*、*和和VIII族的元素外，所有元族的元素外，所有元素氧化物的价态与族数一致。素氧化物的价态与族数一致。

15、*：Rh2O3 ；*：Au2O3; VIII族：族：+2价。价。VA族有下划线的为族有下划线的为+3价。价。第六章5. 铁的氧化物铁的氧化物 铁的氧化物，有氧化亚铁铁的氧化物，有氧化亚铁FeO，二氧化铁，二氧化铁FeO2,三氧化二铁三氧化二铁Fe2O3，四氧化三铁，四氧化三铁Fe3O4。 氧化亚铁又称一氧化铁，黑色粉末，熔点为氧化亚铁又称一氧化铁，黑色粉末，熔点为13691，相对密度为，相对密度为5.7，溶于酸，不溶于水和碱，溶于酸，不溶于水和碱溶液。极不稳定，易被氧化成三氧化二铁；在空气溶液。极不稳定，易被氧化成三氧化二铁；在空气中加热会迅速被氧化成四氧化三铁。在隔绝空气的中加热会迅速被氧化

16、成四氧化三铁。在隔绝空气的条件下，由草酸亚铁加热来制取。主要用来制造玻条件下，由草酸亚铁加热来制取。主要用来制造玻璃色料。璃色料。 第六章 三氧化二铁是棕红三氧化二铁是棕红(红红)色或黑色粉末，俗称色或黑色粉末，俗称铁红，熔点为铁红，熔点为1565，相对密度为，相对密度为5.24。在自然。在自然界以赤铁矿形式存在，具有两性，与酸作用生成界以赤铁矿形式存在，具有两性，与酸作用生成Fe()盐，与强碱作用得盐，与强碱作用得Fe(OH)63-。在强碱介质。在强碱介质中有一定的还原性，可被强氧化剂所氧化。三氧中有一定的还原性，可被强氧化剂所氧化。三氧化二铁不溶于水，也不与水起作用。灼烧硫酸亚化二铁不溶于

17、水，也不与水起作用。灼烧硫酸亚铁、草酸铁、氧氧化铁都可制得，它也可通过在铁、草酸铁、氧氧化铁都可制得，它也可通过在空气中煅烧硫铁矿来制取。它常用做颜料、抛光空气中煅烧硫铁矿来制取。它常用做颜料、抛光剂、催化剂和红粉等。剂、催化剂和红粉等。 第六章 四氧化三铁为黑色晶体，加热至熔点四氧化三铁为黑色晶体，加热至熔点(15945)同时分解，相对密度为同时分解，相对密度为5.18，具有很，具有很好的磁性，故又称为好的磁性，故又称为“磁性氧化铁磁性氧化铁”。它是天然。它是天然产磁铁矿的主要成分，潮湿状态下在空气中容易产磁铁矿的主要成分，潮湿状态下在空气中容易氧化成三氧化二铁。不溶于水，溶于酸。近代测氧化

18、成三氧化二铁。不溶于水，溶于酸。近代测试表明，它实际是铁的混合价态化合物。在磁铁试表明，它实际是铁的混合价态化合物。在磁铁矿中由于矿中由于Fe()与与Fe()在八面体位置上基本上是在八面体位置上基本上是无序排列的，电子可在铁的两种氧化态间迅速发无序排列的，电子可在铁的两种氧化态间迅速发生转移，所以四氧化三铁固体具有优良的导电性生转移，所以四氧化三铁固体具有优良的导电性。由铁在蒸汽中加热，或者将三氧化二铁在。由铁在蒸汽中加热，或者将三氧化二铁在400用氢还原都可制得四氧化三铁。四氧化三铁用来用氢还原都可制得四氧化三铁。四氧化三铁用来做颜料和抛光剂等。磁性氧化铁能用于制造录音做颜料和抛光剂等。磁性

19、氧化铁能用于制造录音、录相磁带和电讯器材等。、录相磁带和电讯器材等。 第六章 二氧化铁二氧化铁(FeO2)为深绿色黏稠的油状液体。为深绿色黏稠的油状液体。熔点为熔点为-25，沸点为，沸点为170。有焦糊气味。与水。有焦糊气味。与水互溶。水溶液呈酸性。互溶。水溶液呈酸性。第六章6.1.2 氧化物和卤化物的化学性质氧化物和卤化物的化学性质本节选择科学研究和实际工程中应用较多的高锰酸本节选择科学研究和实际工程中应用较多的高锰酸钾、重铬酸钾、亚硝酸盐、过氧化氢为代表，介绍钾、重铬酸钾、亚硝酸盐、过氧化氢为代表，介绍氧化还原性、介质的影响及产物的一般规律。氧化还原性、介质的影响及产物的一般规律。无机化合

20、物的化学性质涉及范围很广。现联系周期无机化合物的化学性质涉及范围很广。现联系周期系和化学热力学，着重讨论氧化还原性和酸碱性。系和化学热力学，着重讨论氧化还原性和酸碱性。1 氧化还原性氧化还原性第六章v 高锰酸钾高锰酸钾暗紫色晶体,常用强氧化剂。氧化能力随介质的酸度的减弱而减弱，还原产物也不同。 酸性介质中是很强的氧化剂。还原产物为Mn2+MnO48H+5eMn2+ + 4H2O(MnO4/ Mn2+)1.506V 在中性或弱碱性的溶液中，还原为MnO2(棕褐色沉淀).在强碱性溶液中，被还原为MnO42-（绿色）第六章v 重铬酸钾重铬酸钾橙色晶体,常用氧化剂。重铬酸钾的氧化性示例：Cr2O72+

21、 6Fe2+ + 14H+ 2Cr3+6Fe3+ + 7H2O+6价的铬可以铬酸钾的形式存在，也可以重铬酸钾的形式存在： 2CrO42(aq) + 2H+(aq) = Cr2O72(aq) + H2O (黄色) (橙色)酸性介质中以Cr2O72-形式存在, 重铬酸钾具有较强的氧化性。 (Cr2O72-/Cr3+)1.232V第六章v 亚硝酸钠亚硝酸钠无色透明晶体,一般用作氧化剂，有弱毒性、致癌。作为氧化剂：2NO2+ 2I+ 4H+ = 2NO(g) + I2 + 2H2O作为还原剂Cr2O72 + 3NO2 + 8H+ = 2Cr3+ + 3NO3 + 4H2O亚硝酸盐中氮的氧化值为亚硝酸盐

22、中氮的氧化值为+3，处于中间价态，既，处于中间价态，既有氧化性又有还原性。在酸性介质中的电极电势有氧化性又有还原性。在酸性介质中的电极电势: (HNO2 /NO)0.983V (NO3/HNO2)0.934V第六章v 过氧化氢过氧化氢过氧化氢中氧的氧化值为过氧化氢中氧的氧化值为-1，既有氧化性又有还原性。，既有氧化性又有还原性。 H2O2 + 2I + 2H+ = I2 + 2H2O2MnO4 + 5H2O2 + 6H+ = 2Mn2+ + 5O2 + 8H2O过氧化氢的应用过氧化氢的应用漂白剂漂白剂：漂白象牙、丝、羽毛等；消毒剂消毒剂：3%的H2O2做外科消毒剂；氧化剂氧化剂：90%的H2O

23、2做火箭燃料的氧化剂第六章氧化物及其水合物的酸碱性强弱的一般规律：氧化物及其水合物的酸碱性强弱的一般规律：2. 氧化物及其水合物的酸碱性氧化物及其水合物的酸碱性根据氧化物对酸、碱的反应不同可将氧化物分成酸性、碱性、两性和不成盐四类，氧化物的水合物可用一个简化通式R(OH)x来表示。 周期系各族元素最高价态的氧化物及其水合物周期系各族元素最高价态的氧化物及其水合物从左到右(同周期)：酸性增强，碱性减弱自上而下(同族)：酸性减弱，碱性增强 同一元素形成不同价态的氧化物及其水合物同一元素形成不同价态的氧化物及其水合物高价态的酸性比低价的态强；低价态的碱性比高价的态强。第六章碱性增强IAIIAIIIA

24、IVAVAVIAVIIA酸性增强酸性增强LiOH(中强碱中强碱)NaOH(强碱强碱)KOH(强碱强碱)RbOH(强碱强碱)CsOH(强碱强碱)Be(OH)2(两性两性) Mg(OH)2(中强碱中强碱)Ca(OH)2(中强碱中强碱)Sr(OH)2(中强碱中强碱)Ba(OH)2(强碱强碱)H3BO3 (弱酸弱酸) Al(OH)3 (两性两性) Ga(OH)3 (两性两性) In(OH)3 (两性两性) Tl(OH)3 (弱碱弱碱) H2CO3 (弱酸弱酸) H2SiO3 (弱酸弱酸) Ge(OH)4 (两性两性) Sn(OH)4 (两性两性) Pb(OH)4 (两性两性) HNO3 (强酸强酸)

25、H3PO4 (中强酸中强酸) H3AsO4 (弱性弱性) HSb(OH)4 (弱性弱性) H2SO4 (强酸强酸) H2SeO4 (强性强性)H2TeO4 (弱性弱性) HClO4 (超强酸超强酸) HBrO4 (强性强性)H5IO6 (强性强性)碱性增强表表6.5 周期系主族元素最高价态的氧化物的水合物的酸碱性周期系主族元素最高价态的氧化物的水合物的酸碱性第六章HClOHClO2HClO3HClO4弱酸中强酸强酸极强酸酸性增强Mn(OH)2 Mn(OH)3 Mn(OH)4 H2MnO4 HMnO4碱弱碱两性弱酸强酸酸性增强CrOCr2O3CrO3碱性两性酸性酸性增强相同元素不同价态的氧化物及

26、其水合物的酸碱性相同元素不同价态的氧化物及其水合物的酸碱性第六章R(OH)x离子键理论离子键理论*R(OH)X型化合物可以按两种方式解离： I RO键断裂 碱式解离 II OH键断裂 酸式解离若简单地把R、O、H都看成离子，考虑正离子Rx+和H+分别与O2-之间的作用力。如果Rx+离子的电荷数越多，半径越小，则Rx+的吸O2-斥H+能力越大，越易发生酸式解离，酸性越强，碱性越弱。可解释上述两条规律。当R为低价态(+3)金属元素(如s区和d区低价态离子)时，其氢氧化物多呈碱性；当R为中间价态(+2+4)时，其氢氧化物常显两性，例如Zn2+、Al3+等的氢氧化物。R O HIII酸式碱式第六章3.

27、 氯化物与水的作用氯化物与水的作用 活泼金属的氯化物活泼金属的氯化物钾、钠、钡的氯化物在水中解离并水合，但不与水发生反应。非金属氯化物非金属氯化物除CCl4外，高价态氯化物与水完全反应。SiCl4(l) + 3H2O = H2SiO3(s)+ 4HCl(aq)不太活泼金属的氯化物不太活泼金属的氯化物镁、锌、铁等的氯化物会不同程度地与水发生反应(水解)，尽管反应常常是分级进行和可逆的，却总引起溶液酸性的增强。SnCl2 + H2O Sn(OH)Cl(s) + HClSbCl3 + H2O SbOCl(s) + HClBiCl3 + H2O BiOCl(s) + HCl第六章6.2 配位化合物配位

28、化合物配位化学是无机化学的配位化学是无机化学的一个重要研究方向。由一个重要研究方向。由于配位化学与生命科学于配位化学与生命科学的结合，以及具有特殊的结合，以及具有特殊功能配合物的良好前景功能配合物的良好前景等，使配位化学获得很等，使配位化学获得很大的发展。大的发展。附图6.4 Cu(DABT)Cl2配合物的分子结构(70K以下呈铁磁性质) , 配体DABT为2,2-二氨基-4,4-联噻唑的简称配位化学的研究对象配位化学的研究对象是配位化合物，也称是配位化合物，也称为配合物。为配合物。第六章6.2.1 配位化合物的组成配位化合物的组成配合物是由中心离子配合物是由中心离子( (或中心原子或中心原子

29、) )通过配位键与通过配位键与配位体形成的化合物。根据配位体的不同，配合配位体形成的化合物。根据配位体的不同，配合物分为简单配合物和特殊配合物两类。物分为简单配合物和特殊配合物两类。 简单配合物简单配合物由单齿配体和中心离子由单齿配体和中心离子( (或中心原子或中心原子) )配位的配合物称为配位的配合物称为简单配合物。简单配合物。 特殊配合物特殊配合物配位体中至少有一个多齿配体和中心离子配位体中至少有一个多齿配体和中心离子( (或中心原子或中心原子) )配位形成环状结构的配合物称为配位形成环状结构的配合物称为螯合物螯合物。还有中性金属。还有中性金属原子为配合物形成体原子为配合物形成体,CO,C

30、O为配体的为配体的羰合物。羰合物。第六章1. 简单配合物简单配合物以以Cu(NH3)4 SO4 为例，金属离子为例，金属离子 Cu2+为为中心离中心离子子(又称为配离子的形成体又称为配离子的形成体)。在它周围直接配位着。在它周围直接配位着四个四个NH3配位体配位体(能提供配位体的物质称为配位剂能提供配位体的物质称为配位剂)。在配位体中，与中心原子直接相结合的原子叫做在配位体中，与中心原子直接相结合的原子叫做配原子配原子(如如NH3中中N)。与中心离子直接相结合的配与中心离子直接相结合的配位原子的总数是位原子的总数是配位数配位数。在在Cu(NH3)4 2+中中, Cu2+离子的配位数为离子的配位

31、数为4。Cu2+NH3NH3H3NH3N Cu(NH3)42+离子的结构离子的结构第六章2. 特殊配合物特殊配合物每一个配位体只能提供一每一个配位体只能提供一 个配个配位原子的配位体称为单齿配体，位原子的配位体称为单齿配体，而含有两个或两个以上配位原而含有两个或两个以上配位原子的配位体称为多齿配体。能子的配位体称为多齿配体。能提供多齿配体的物质称为螯合提供多齿配体的物质称为螯合剂。由多齿配体形成的环状结剂。由多齿配体形成的环状结构的配合物称为构的配合物称为螯合物螯合物，如，如Cu(en)22+。附图6.6 Cu(en)22+的结构如果配位化合物的形成体是中性原子，如果配位化合物的形成体是中性原

32、子，配位体是配位体是CO分子，这类分子，这类配合物称为配合物称为羰合物羰合物。如。如Ni(CO) 4, Fe(CO) 5 。第六章6.5.2 配位化合物的命名配位化合物的命名 配离子命名配离子命名配位体名称列在中心离子配位体名称列在中心离子( (或中心原子或中心原子) )之前，用之前，用“合合”字将二者联在一起。每种配位体前用二、三、四等数字将二者联在一起。每种配位体前用二、三、四等数字表示配位体数目。对较复杂的配位体则将配位体均字表示配位体数目。对较复杂的配位体则将配位体均写在括号中，以避免混淆。在中心离子之后用带括号写在括号中，以避免混淆。在中心离子之后用带括号的罗马字表示其氧化值。例如：

33、的罗马字表示其氧化值。例如：Ag(NHAg(NH3 3) )2 2 + +命名为二命名为二氨合银氨合银(I)(I)配配离子离子。配合物的命名方法服从中国化学会制定的配合物的命名方法服从中国化学会制定的无机化无机化学命名原则学命名原则。第六章若配体不止一种，不同配体名称之间以中圆点若配体不止一种，不同配体名称之间以中圆点“”分开。配体列出的顺序按如下规定：分开。配体列出的顺序按如下规定：o 无机配体先于有机配体无机配体先于有机配体o 无机配体中，先负离子后中性分子无机配体中，先负离子后中性分子o 同类配体的名称，按配原子元素符号的英文字母同类配体的名称，按配原子元素符号的英文字母顺序排列顺序排列

34、第六章 配合物命名配合物命名服从一般化合物的命名原则。若与配位阳离子结服从一般化合物的命名原则。若与配位阳离子结合的负离子是简单酸根合的负离子是简单酸根,则该配合物叫做则该配合物叫做“某化某化某某”；若与配合物阳离子结合的负离子是复杂酸；若与配合物阳离子结合的负离子是复杂酸根如根如SO42- -、Ac- -等叫做等叫做“某酸某某酸某”。若配合物含。若配合物含有配阴离子（即配离子是负离子），则配阴离子有配阴离子（即配离子是负离子），则配阴离子后加后加“酸酸”字，也叫做字，也叫做“某酸某某酸某”第六章配合物命名示例配合物命名示例Ag(NH3)2Cl氯化二氨合银氯化二氨合银(I)Cu(en)2SO4

35、硫酸二硫酸二(乙二胺乙二胺)合铜合铜(II)HAuCl4四氯合金四氯合金(III)酸酸K3Fe(CN)6六氰合铁六氰合铁(III)酸钾酸钾KPtCl3(C2H4)三氯三氯乙烯合铂乙烯合铂(II)酸钾酸钾CoCl(NH3)3(H2O)2Cl2二氯化一氯二氯化一氯三氨三氨二水合钴二水合钴(III)Co2(CO)8八羰合二钴八羰合二钴第六章6.2.3. 配位化合物的结构配位化合物的结构在形成配位化合物时，中心离子所提供的空轨道进行杂化，在形成配位化合物时，中心离子所提供的空轨道进行杂化，形成多种具有一定方向的杂化轨道，从而使配合物具有一形成多种具有一定方向的杂化轨道，从而使配合物具有一定空间构型。定

36、空间构型。 中心离子中心离子中心离子（或原子）有空的价电子轨道可接受由中心离子（或原子）有空的价电子轨道可接受由配位体的配原子提供的孤对电子而形成配位键。配位体的配原子提供的孤对电子而形成配位键。 配位体配位体配位体的配位原子必须有孤对电子可提供，常见配位体的配位原子必须有孤对电子可提供，常见的配位原子有的配位原子有C、N、S、O、F、Cl、Br、I等。等。第六章配位数 杂化轨道 空间构型实例2sp 直线形Ag(NH3)2+, AuCl24sp3四面体形Zn(NH3)42+, Cu(CN)42-, HgI42, Ni(CO)4dsp2平面四边形Ni(CN)42-, Cu(NH3)42+, Au

37、Cl4, PtCl426d2sp3正八面体Fe(CN)63, PtCl62, Cr(CN)63sp3d2FeF63, Cr(NH3)63+, Ni(NH3)62+配合物的杂化轨道与空间构型配合物的杂化轨道与空间构型第六章6.2.6配合物及配位化学的应用配合物及配位化学的应用配合物及其配位化学在以下几个方面有非常广泛的配合物及其配位化学在以下几个方面有非常广泛的应用。应用。v 离子的定性和定量鉴定离子的定性和定量鉴定v 电镀工业电镀工业v 具有潜在应用前景的新材料具有潜在应用前景的新材料v 生物体系中的配合物生物体系中的配合物v 聚合反应的催化剂聚合反应的催化剂第六章1. 电镀工业方面电镀工业方

38、面在电镀铜工艺中，一般不直接用在电镀铜工艺中，一般不直接用CuSO4溶液作电镀溶液作电镀液，而常加入配位剂焦磷酸钾液，而常加入配位剂焦磷酸钾(K2P2O7)，使形成使形成Cu(P2O7)26-配离子。电镀液中存在下列平衡：配离子。电镀液中存在下列平衡：Cu(P2O7)26 = Cu2+ 2P2O74Cu2+的浓度降低，在镀件的浓度降低，在镀件(阴极阴极)上上Cu的析出电势代的析出电势代数值减小，同时析出速率也可得到控制，从而有利数值减小，同时析出速率也可得到控制，从而有利于得到较均匀、较光滑、附着力较好的镀层。于得到较均匀、较光滑、附着力较好的镀层。在在电镀工艺中，为了使金属离子保持恒定的低浓

39、度水电镀工艺中，为了使金属离子保持恒定的低浓度水平。一般利用配合物的特性使金属离子形成配离子。平。一般利用配合物的特性使金属离子形成配离子。第六章2. 离子的定性和定量鉴定离子的定性和定量鉴定浓氨水鉴定浓氨水鉴定Cu2 Cu(NH3)42+ （深蓝色深蓝色） KSCN鉴定鉴定Fe3Fe(SCN)2+ （血红色）血红色） K3Fe(CN)6鉴定鉴定Fe2 Fe3Fe(CN)62（滕氏蓝沉淀滕氏蓝沉淀） K4Fe(CN)6鉴定鉴定Fe3 Fe4Fe(CN)63（普鲁士蓝沉淀普鲁士蓝沉淀）近代通过结构分析近代通过结构分析普鲁士蓝普鲁士蓝和和滕氏蓝滕氏蓝为组成和结构相同为组成和结构相同的同一种物质，分

40、子式为的同一种物质，分子式为 KFe Fe(CN)6H2O第六章 利用螯合剂与某些金属离子生成有色难溶的螯利用螯合剂与某些金属离子生成有色难溶的螯合物，作为检验这些离子的特征反应。例如丁二合物，作为检验这些离子的特征反应。例如丁二肟是肟是Ni2的特效试剂，它与的特效试剂，它与Ni作用，生成鲜红色作用，生成鲜红色的二的二(丁二肟丁二肟)合镍内配盐。合镍内配盐。附图6.7 二(丁二肟)合镍配合物的结构第六章3.聚合物的催化剂聚合物的催化剂 ( a ) ( c )( b ) Ni4CNCMe37，四核原子簇合物，是一四核原子簇合物，是一种重要的催化剂。种重要的催化剂。 第六章5. 生物体系中的配合物

41、生物体系中的配合物1. 以以Mg2+为中心的大环配合物叶绿素能进行光合为中心的大环配合物叶绿素能进行光合作用，将太阳能转变成化学能。作用，将太阳能转变成化学能。2. 以以Fe2为中心的卟啉配合物血红素能输送为中心的卟啉配合物血红素能输送O2，而煤气中毒是因为血红素中的而煤气中毒是因为血红素中的Fe2与与CO生成了生成了更稳定的配合物而失去了运输更稳定的配合物而失去了运输O2的功能。的功能。3. 能固定空气中能固定空气中N2的植物固氮酶是铁和钼蛋白质的植物固氮酶是铁和钼蛋白质配合物。配合物。第六章铅中毒主要损害神经系统、消化系统、造血系统和肾脏。我铅中毒主要损害神经系统、消化系统、造血系统和肾脏

42、。我国儿童铅中毒比例很高。国儿童铅中毒比例很高。在医药方面，顺铂在医药方面，顺铂Pt(NH3)2Cl2具有抗癌的作用，具有抗癌的作用，EDTA的钙钠的钙钠盐是排除人体内盐是排除人体内Hg、Pb、Cd等等有毒金属和有毒金属和U、Th、Pu等放射性等放射性元素的高效解毒剂等等。元素的高效解毒剂等等。Pb 2+ +Ca(edta) 2- =Pb(edta) 2- +Ca 2+顺铂的结构顺铂的结构第六章6. 冶金工业方面冶金工业方面用用合适的配位体溶液直接把金属从矿物中浸取出合适的配位体溶液直接把金属从矿物中浸取出来，再用适当的还原剂将配合物还原为金属。也来，再用适当的还原剂将配合物还原为金属。也称为

43、湿法冶金。称为湿法冶金。例如镍的提取：例如镍的提取：NiS + 6NH3 Ni(NH3)62+ + S2Ni(NH3)42+ + H2 Ni(粉粉) + 2NH4+ + 4NH3加压加压又如又如废旧材料中金的回收废旧材料中金的回收4Au + 8CN + 2H2O + O2 4Au(CN)2 + 4OH2Au(CN)2 + Zn 2Au + Zn(CN)42第六章6.3 无机材料基础无机材料基础 材料是人类赖以生存和生产的物质基础。材材料是人类赖以生存和生产的物质基础。材料发展的历史反映了人类社会发展的文明史。新料发展的历史反映了人类社会发展的文明史。新材料的研究和开发已被认为是当今社会发展的三

44、材料的研究和开发已被认为是当今社会发展的三大支柱之一。大支柱之一。第六章材料的品种繁多，材料的分类方法主要有两种。材料的品种繁多，材料的分类方法主要有两种。根据用途结构材料：以强度为特征，如建筑、构件功能材料：以光、电、磁、热等性能为特征的材料化学组成金属材料无机非金属材料有机高分子材料复合材料第六章6.3.1 金属合金材料金属合金材料金属材料的优点：金属材料的优点：良好的导电、传热性、高的机械强度，较为广泛的温度使用范围，良好的机械加工性能等。金属材料的缺点：金属材料的缺点：易被腐蚀和难以满足高新技术更高温度的需要。思考思考：911事件中纽约世贸大厦坍塌的原因？合金钢强度经得起12级台风、各

45、种龙卷风的袭击，也耐得住地震、雷电或爆炸的侵扰。但其优良的导热性，使他经不起高温，整体变软，促成大厦迅速倒塌。第六章1 合金的基本结构类型合金的基本结构类型 金属固溶体金属固溶体一种溶质元素（金属或非金属）原子溶解到另一一种溶质元素（金属或非金属）原子溶解到另一种溶剂金属元素（较大量的）的晶体中形成一种种溶剂金属元素（较大量的）的晶体中形成一种均匀的固态溶液，这类合金称为金属固溶体。金均匀的固态溶液，这类合金称为金属固溶体。金属固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体。例如属固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体。例如钒、铬、锰、镍和钴等元素与铁都能形成置换固钒、铬、锰、镍和钴等元素与铁都能形成置换固溶

46、体；而氢、硼、碳和氮与许多副族金属元素能溶体；而氢、硼、碳和氮与许多副族金属元素能形成间隙固溶体。形成间隙固溶体。第六章(a)纯金属溶质原子溶剂原子图6.12 金属固溶体晶格示意图(b)置换固溶体(c)间隙固溶体第六章金属化合物金属化合物当合金中加入的溶质原子数量超过了溶剂金属的溶当合金中加入的溶质原子数量超过了溶剂金属的溶解度时，除能形成固溶体外解度时，除能形成固溶体外, 同时还会出现新的相，同时还会出现新的相，这第二相可以是另一种组分的固溶体，而更常见的这第二相可以是另一种组分的固溶体，而更常见的是形成金属化合物。是形成金属化合物。金属化合物种类很多，从组成元素来说可以由金金属化合物种类很

47、多，从组成元素来说可以由金属元素与金属元素，也可以由金属元素和非金属属元素与金属元素，也可以由金属元素和非金属元素组成。前者如元素组成。前者如Mg2Pb、CuZn 等；后者如硼、等；后者如硼、碳和氮等非金属元素与碳和氮等非金属元素与d区金属元素形成的化合物，区金属元素形成的化合物，分别称为硼化物、碳化物、氮化物等。分别称为硼化物、碳化物、氮化物等。第六章碳化物碳化物碳能和大多数元素形成化合物。碳与电负性比碳小的元素形碳能和大多数元素形成化合物。碳与电负性比碳小的元素形成的二元化合物，除碳氢化合物外，称为碳化物。成的二元化合物，除碳氢化合物外，称为碳化物。 离子型碳化物离子型碳化物指活泼金属的碳

48、化物，如碳化钙(CaC2)，熔点较高(2300)，工业产品叫电石。 共价型碳化物共价型碳化物非金属硅和硼的碳化物，如碳化硅(SiC)、碳化硼(B4C)。熔点高(分别为2827、2350)、硬度大，为原子晶体。 金属型碳化物金属型碳化物由碳与钛、锆、钒、铌、钽、钼、钨、锰、铁等d区金属形成，例如WC、Fe3C等。这类碳化物的共同特点是具有金属光泽，能导电导热，熔点高，硬度大，但脆性也大。第六章2 典型的合金材料典型的合金材料（1）轻质合金：）轻质合金：是由镁、铝、钛、锂等轻金属形成的合金。是由镁、铝、钛、锂等轻金属形成的合金。主要优点是密度小，在交通运输、航空航天等领域有重要应用。 铝合金铝合金

49、在铝中加入镁、铜、锌、锰形成铝合金。铝铜镁合金称为硬铝，铝锌镁铜合金称为超强硬铝(其强度远高于钢)。这些铝合金相对密度小、强度高、易成型，广泛用于飞机制造业。 钛合金钛合金钛中加入铝、钒、铬、钼、锰等形成钛合金。钛合金具有密度小、强度高、抗磁性、耐高温、耐海水腐蚀等优点。是制造飞机、火箭发动机，人造卫星外壳，宇宙飞船船舱、潜艇等的重要结构材料。第六章（2）耐热合金）耐热合金: 主要是第主要是第VVII 副族元素和副族元素和VIII族族高熔点元素形成的合金。应用最多的有铁基、镍基高熔点元素形成的合金。应用最多的有铁基、镍基和钴基合金。它们广泛地用来制造涡轮发动机、各和钴基合金。它们广泛地用来制造

50、涡轮发动机、各种燃气轮机热端部件，涡轮工作叶片、涡轮盘、燃种燃气轮机热端部件，涡轮工作叶片、涡轮盘、燃烧室等。烧室等。(3)低熔合金低熔合金: 常用的低熔金属及其合金元素有汞、常用的低熔金属及其合金元素有汞、锡、铅和铋等。汞常用做温度计、气压计中的液柱，锡、铅和铋等。汞常用做温度计、气压计中的液柱，也可做恒温设备中的电开关接触液。汞容易与很多也可做恒温设备中的电开关接触液。汞容易与很多种金属形成合金。铋的某些合金可应用于自动灭火种金属形成合金。铋的某些合金可应用于自动灭火设备、锅炉安全装置以及信号仪表等，还可用作原设备、锅炉安全装置以及信号仪表等，还可用作原子能反应堆的冷却剂。子能反应堆的冷却

51、剂。第六章(4) 形状记忆合金形状记忆合金: : 形状记忆合金有一个特殊的转变温度，形状记忆合金有一个特殊的转变温度，在转变温度以下，金属晶体结构处于一种不稳定结构状态，在转变温度以下，金属晶体结构处于一种不稳定结构状态，在转变温度以上，金属结构是一种稳定结构状态。一旦把在转变温度以上，金属结构是一种稳定结构状态。一旦把它加热到转变温度以上，不稳定结构就转变为稳定结构，它加热到转变温度以上，不稳定结构就转变为稳定结构，合金就恢复了原来的形状。合金就恢复了原来的形状。用镍钛形状记忆合金制成管接口，在使用温度下加工的管用镍钛形状记忆合金制成管接口，在使用温度下加工的管接口内径比外管径略小，安装时在

52、低温下将其机械扩张，接口内径比外管径略小，安装时在低温下将其机械扩张，套接完毕在室温下放置，由于接口恢复原状而使接口非常套接完毕在室温下放置，由于接口恢复原状而使接口非常紧密。这种管子固定法在紧密。这种管子固定法在F14F14型战斗机油压系统的接头及在型战斗机油压系统的接头及在海底输送管的接口固接均有很成功的实例。海底输送管的接口固接均有很成功的实例。第六章6.6.2 无机非金属材料无机非金属材料 无机非金属材料的分类和特点无机非金属材料的分类和特点主要有传统的硅酸盐材料和新型无机材料等。前者主要指主要有传统的硅酸盐材料和新型无机材料等。前者主要指陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料、砖瓦、搪瓷等以天然

53、硅酸陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料、砖瓦、搪瓷等以天然硅酸盐为原料的制品盐为原料的制品 (这些制品称为这些制品称为传统陶瓷传统陶瓷)。新型无机材料是用人工合成方法制得的材料，包括氧化物、新型无机材料是用人工合成方法制得的材料，包括氧化物、氮化物、碳化物、硅化物、硼化物等化合物氮化物、碳化物、硅化物、硼化物等化合物(这些材料又称这些材料又称为为精细陶瓷精细陶瓷或或特种陶瓷特种陶瓷)以及一些非金属单质如碳、硅等。以及一些非金属单质如碳、硅等。无机材料的主要特点是无机材料的主要特点是耐高温、抗氧化、耐磨、耐腐蚀和耐高温、抗氧化、耐磨、耐腐蚀和硬度大硬度大，而，而脆性脆性是其不足。是其不足。第六章1 耐热高温结构材料耐热高温结构材料 氮化硅氮化硅 Si3N4组成氮化硅的两种元素的电负性相近，属强共价键结合的原组成氮化硅的两种元素的电负性相近，属强共价键结合的原子晶体，所以氮化硅的硬度高（耐磨损）、熔点高（耐高子晶体，所以氮化硅的硬度高（耐磨损）、熔点高（耐高温）、结构稳定、绝缘性能好，故是制造高温燃气轮机的理温）、结构稳定、绝缘性能好，故是制造高温燃气轮机的理想材料。缺陷是抗机械冲击强度偏低，容易发生脆性断裂想材料。缺陷是抗机械冲击强度偏低，容易发生脆性断裂。 氮化硼氮化硼 BN氮化硼（