六章配位化合物的结构和质ppt课件

1、第六章 配位化合物的构造和性质6.1 6.1 概述概述配位化合物：又称络合物，是一类含有中心金属原子M和假设干配位体L的化合物MLn 。 中心原子M通常是过渡金属元素的原子或离子，具有空的价轨道。 配位体L那么有一对或一对以上孤对电子。 M和L之间经过配位键结合，成为带电的配位离子，配位离子与荷异性电荷 的离子结合，构成配位化合物。 有时中心原子和配位体直接结合成不带电的中性配位化合物分子。单核配位化合物：一个配位化合物分子或离子中只含有一个中心原子。多核配位化合物：含两个或两个以上中心原子。金属原子簇化合物：在多核配位化合物中，假设MM之间有键合称为金属原子簇化合物。配位化合物是金属离子最普

2、遍的一种存在方式。金属离子和不同的配位体结合后，性质不一样，可以进展溶解、沉淀、萃取，以到达合成制备、分别提纯、分析化验等目的。化学工业上，一些重要的催化剂是配位化合物。1. 配位体配位体每个配位体至少有一个原子具有一对或多对孤对电子，或分子中有 电子。如，N、O、C、P、S、Cl、F等。根据配位体所提供的络合点数目和构造特征，可将配体分成以下几类： 1.单啮配位体：只需一个配位点的配体。 如：NH3 ，构成的单核配位离子比单个金属离子大半径增大，使正、负离子间静电引力下降，溶解度增大，不易沉淀，AgCl能溶于氨水，生成银氨络离子。 2. 非螯合多啮配位体：配体有多个配位点，但受几何外形限制不

3、能与同一金属离子配位。 如：PO43-、CO32- 等，一个配体与多个金属离子配位，每个金属离子与假设干个这样的配位体配位，构成的多核配位化合物，往往是不溶性沉淀，常作沉淀剂。 3. 螯合配位体：一个配位体的几个配位点能直接和同一个金属离子配位。 不带电的单核螯合分子，水中难溶，易溶于有机溶液中，常作萃取络合剂，如：乙酰丙酮铝Al(acac)3 ， 带电的单核螯合离子普通很难从水中沉淀出来，这种配位体可作掩蔽剂，如酒石酸盐、EDTA等都是这类掩蔽剂。Co(EDTA)-配位螯合离子配位螯合离子的构造的构造右图示出Co(EDTA)-配位离子中，一个EDTA螯合配位体和Co3+螯合的情况。4键配位体

4、：含有 电子的烯烃、炔烃、芳香烃等也可作配体。 如：C2H4、丁二烯、CO、C6H6、C5H5等都是。 在配位化合物的构造中，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。假设一个配位体有n个配位点与同一金属原子结合，那么在配位体前标上n记号，例如(5 C5H5 ) 2 Fe，表示每个C5H5都有5 个配位点和同一个Fe原子结合。2. 配位化合物构造实际的开展配位化合物构造实际的开展阐明配位化合物构造的重要实际：价键实际晶体场实际分子轨道实际配位场实际1. 1. 价键实际价键实际价键实际

5、的内容： 根据配位化合物的性质，按杂化轨道实际用共价配键和电价配键解释配位化合物中金属离子和配体间的结合力。例如： Fe(CN)64-、Co(NH3)63+、Co(CN)64-、Ni(CN)42-等呈现反磁性和弱磁性是由于中心离子有未充溢的d轨道和 s,p 空轨道，这些空轨道经过杂化组成杂化轨道，由配位体提供孤对电子，构成L M的 配键； FeF63-、CoF63-等的磁性阐明，中心离子的未成对电子数目和自在离子一样，以为金属离子和配位体以静电吸引力结合。价键实际的作用： 能简明解释配位化合物几何构型和磁性等性质； 可以解释Co(CN)64-存在高能态电子，非常容易被氧化，是很强的复原剂，能把

6、水中的H+复原为H2。价键实际的缺陷：价键实际是定性实际，没有提到反键轨道，不涉及激发态，不能称心地解释配位化合物的光谱数据，不能称心阐明有些化合物的磁性、几何构型和稳定性。 配位离子 3d 4s 4p 5s 杂化轨道 几何外形Fe(CN)64- Co(NH3)63+Co(CN)64- Ni(CN)42- FeF63- Ni(NH3)62+d2sp3 d2sp3 d2sp3 dsp2 八面体八面体八面体平面四方八面体八面体配位离子的电子组态和几何构型配位离子的电子组态和几何构型2. 晶体场实际晶体场实际晶体场实际的内容： 把中心离子(M)和配体(L)的相互作用看作类似离子晶体中正负离子的静电作

7、用。 当L接近M时，M中的d轨道遭到L负电荷的静电微扰作用，使原来能级简并的d轨道发生分裂。按微扰实际可计算分裂能的大小，因计算较繁，定性地将配体看作按一定对称性排布的点电荷与M的d轨道电子云产生排斥作用。 在晶体场中d 轨道能级分裂，引起电子排布及其他一系列性质的变化，据此可解释配位化合物的各种性质。222zyxdd，如：八面体配位离子中，6个配位体沿 x， y， z 坐标接近M，L的负电荷对 轨道的电子排斥作用大，使这两轨道能级上升较多，而夹在两坐标之间 遭到推斥较小，能级上升较少，这样d轨道分裂成两组：能级低的3个d轨道 通常用t2g表示；高能级的2个d轨道 通常用eg表示。yzxzxy

8、ddd，yzxzxyddd，222zyxdd， 这两组能级间的差值，称为晶体场分裂能，用o 或 表示。 d电子根据分裂能 和成对能P的相对大小填在这两组轨道上，构成强场低自旋或弱场高自旋构造，以此解释配位化合物的构造、光谱、稳定性及磁性等一系列性质。晶体场实际的作用和缺陷： 可以胜利地解释配位化合物的许多构造和性质； 只按静电作用进展处置，相当于只思索离子键的作用，出发点过于简单。 难于解释分裂能大小变化次序。 如：中性的NH3分子比带电的卤素离子分裂能大，而且CO和CN-等分裂能都特别大，不能用静电场实际解释。3. 分子轨道实际分子轨道实际分子轨道实际的内容：分子轨道实际的内容： 用分子轨道

9、实际的观念和方法处置金属离子和配位体的成键作用分子轨道实际的观念和方法处置金属离子和配位体的成键作用。用。 ML 描画配位化合物分子的形状主要是M的价层电子波函数 与配体L的分子轨道 组成离域分子轨道 LLMMcc式中： 包括M中(n-1)d，ns，np等价层轨道， 可看作是群轨道。MLLc有效构成分子轨道要满足：对称性匹配，轨道最大重叠，能级高低相近。4. 配位场实际配位场实际配位场实际内容：配位场实际内容： 是晶体场实际的开展，其本质是配位化合物的分子轨道实际。是晶体场实际的开展，其本质是配位化合物的分子轨道实际。配位场实际处置问题的方法：配位场实际处置问题的方法： 在处置中心金属原子在其

10、周围配位体所产生的电场作用下，金在处置中心金属原子在其周围配位体所产生的电场作用下，金属原子轨道能级发生变化时，以分子轨道实际方法为主，根据配属原子轨道能级发生变化时，以分子轨道实际方法为主，根据配位体场的对称性进展简化，并吸收晶体场实际的成果，阐明配位位体场的对称性进展简化，并吸收晶体场实际的成果，阐明配位化合物的构造和性质。化合物的构造和性质。6.2 配位场实际配位场实际1. ML6八面体的分子轨道八面体的分子轨道 大多数六配位化合物呈正八面体或变形八面体的构造，如TiF63-，Fe(CN)64-，V(H2O)62+，Co(NH3)63+，Ni(H2O)62+。 在ML6 正八面体配位化合

11、物中，M原子处在对称中心的位置，呈Oh 点群对称性。中心原子轨道及配体的群轨道中心原子轨道及配体的群轨道 设中心原子M处在直角坐标系原点，6个 配位体位于坐标轴上。按M和L组成的分子轨道是 轨道还是轨道，将M的轨道进展分组，得：配位体L按能与中心原子生成键或键轨道分别组合成新的群轨道，使与M的原子轨道对称性匹配。xzyzxyzyxzyxdddddppps，:222设处在x，y，z 3个正向的L的轨道分别是1、2、3 ，负向的4、5、6 。这些轨道组成和中心原子 轨道对称性匹配的群轨道如下表 。而中心原子的各个轨道以及和它对称性匹配的配位体群轨道的图形如上图。由于M的dxy，dyz，dxy轨道的

12、极大值方向正好和L的轨道错开，根本不受影响，是非键轨道。M的6个轨道和6 个配位体轨道组合得到12个离域分子轨道，一半为成键轨道，一半为反键轨道。M223yxdMLc4s 4px 4py4pz3dxy 3dxy 3dyz 23zd)(61654321)22(321542163)(2141)(215421)(2152)(2163表 示a 1 g ，a*1geg，e*gt 1 u ，t*1u t2g ML6八面体场的分子轨道八面体场的分子轨道M ML6 6Lnpns(n-1)dt*1u a*g e*g ot2g eg t1u a1g 配位化合物分子轨道能级图配位化合物分子轨道能级图 因L电负性较高

13、而能级低，电子进入成键轨道，相当于配键。M的电子安排在t2g和e*g轨道上 。这样，3 个非键轨道t2g 与2个反键轨道e*g 所构成的5 个轨道，提供安排中心金属离子的d 电子。把5 个轨道分成两组：3个低的t2g ，2个高的e*g 。 t2g 和e*g 间的能级间隔称为分裂能o ，它和晶体场实际中t2g 和eg 间的o 相当。2. 八面体场的分裂能八面体场的分裂能o 八面体场的分裂能o的大小随不同的配位体和中心原子的性质而异。根据光谱数据可测得分裂能o的数值，并可得下面的阅历规那么： (1)对同一种金属原子(M)，不同配体的分裂能大小次序为： CO，CNNO22enNH3pyH2OFOHC

14、lBr 上面的中性CO是强配体，缘由在于 键的构成是影响分裂能大小的重要要素，dxy，dyz，dxz 等t2g 轨道虽不能和配位体L构成 键，但条件适宜时可构成 键。CO和CN经过分子的*轨道和M的t2g 轨道构成键，扩展了o ，是强场配位体。图左边表示轨道叠加，由有电子的d轨道向空轨道提供电子，构成配键。右边表示能级图。eg* t2g*eg* t2g t2g o o * M ML L强场配位体扩展了强场配位体扩展了o eg* eg* oot2g t2g t2g*pM ML LCl、F等的p轨道和M的d轨道构成键，减少了o ，是弱场配体。图左边表示轨道叠加，由有电子的轨道向空轨道提供电子，构成

15、配键。右边表示能级图。 只看配位体L中直接配位的单个原子， o值随原子序数增大而减少， 次序为： CNOFSClBrI (2) 对一定的配位体， o值随M不同而异，其大小的次序为： Pt4+Ir3+Pd4+Rh3+Mo3+Ru3+Co3+Cr3+Fe3+V2+ Co2+Ni2+ Mn2+ 中心离子的价态对o影响很大，价态高， o大。例如Mn2+对H2O 的o值为 7800 cm-1 ，而Mn3+为21000 cm-1 。 中心离子所处的周期数也影响o值。第二、第三系列过渡金属离子的o值均比同族第一系列过渡金属离子大。例如：Co(NH3)63+ 为23000 cm-1，Rh(NH3)63+ 为3

16、4000 cm-1，Ir(NH3)63+ 为41000 cm-1。弱场配位体减少了弱场配位体减少了o f 值 g 值单位：1000cm-1 Br 0.72 C2O42 0.99 Mn2+ 8.0 Ru2+ 20 SCN 0.73 H2O 1.00 Ni2+ 8.7 Mn4+ 23 Cl 0.78 NCS 1.02 Co2+ 9 Mo3+ 24.6 F 0.9 py 1.23 V2+ 12.0 Rh3+ 27.0 尿素 0.92 NH3 1.25 Fe3+ 14.0 Tc4+ 30 HAc 0.94 en 1.28 Cr3+ 17.4 Ir3+ 32 乙醇 0.97 CN 1.7 Co3+ 18

17、.2 Pt4+ 36八面体场的八面体场的 f 值值 和和 g 值值(3) o值可分为配位体的奉献f和中心离子的奉献g的乘积。 即： o = f gJrgensen 给出八面体场的 f 和 g 的数值如下表。习题P325:1,3,43. 配位场稳定化能与配位化合物的性质配位场稳定化能与配位化合物的性质假设选取t2g和 e*g能级的权重平均值作为能级的零点，即 2E(e*g )+3E(t2g)=0 而 E (e*g )-E(t2g)= o 由此，可得e*g的能级为 0.6 o ，t2g的能级为 0.4o 。 这个能级零点也就作为中心离子M处在球形场中未分裂的d轨道的能级。配位场稳定化能(LFSEL

18、igand Field Stabilified Energy)：配位化合物中d电子填入上述的轨道后，假设不思索成对能，能级降低的总值称为LFSE 。 LFSE不同，配位化合物的性质不同。01234567891000.40.81.20.600.40.81.20.6000.40.81.21.62.02.41.81.20.60 HS 弱场 LS 强场d电子数目 t2g e*g LFSE t2g e*g LFSE不同电子组态的不同电子组态的 LFSE 的数值的数值 o 0 00.40.40.80.81.21.21.61.62 22.42.42.82.80 01 12 23 34 45 56 67 78

19、 89 91010n n- 不同电子组态的不同电子组态的 LFSE 值值强场弱场1. 离子水化热和离子水化热和MX2的点阵能的点阵能第一系列过渡金属二价离子由Ca2 + 3d0 到Zn2+ 3d10，由于3d 电子层受核吸引增大，水化热由气态阳离子变为水合阳离子放出的热量，负值理应循序添加 放热量添加，但实践上由于受LFSE的影响构成双突起曲线，它是按弱场情况变化的。 第一系列过渡金属元素的卤化物，从CaX2 到ZnX2 ，(X=Cl , Br , I )，点阵能由离子变成离子晶体放出的热量，负值随d电子数变化也有类似的双突起的情况。140014001600160018001800200020

20、00220022000 01 12 23 34 45 56 67 78 89 9 1010n n水化热/ ( K J/mol)水化热/ ( K J/mol) Sc2+ V2+ Mn2+ Co2+ Cu2+Ca2+ Ti2+ Cr2+ Fe2+ Ni2+ Zn2+第一系列过渡金属离子第一系列过渡金属离子 (M2 + ) 的水化热的水化热第一系列过渡金属离子第一系列过渡金属离子 (M2 + ) 和和 (M3 + ) 的离子半径的离子半径2. 离子半径离子半径 由于随核电荷添加，d电子也添加，但d电子不能将添加的核电荷完全屏蔽，单从这个要素思索应单调下降。 实践上，由于LFSE的影响，HS型出现向下

21、双峰，LS型出现向下单峰，这是LFSE的能量效应对微观构造的影响。八面体配位时，HS态的半径比LS态的半径大。505060607070808090901001000 01 12 23 34 45 56 67 78 89 91010离子半径/ p m离子半径/ p m50506060707080800 01 12 23 34 45 56 67 78 89 91010离子半径/ p m离子半径/ p mCa+2 Ti+2 Cr+2 Fe+2 Ni+2 Zn+2 V+2 Mn+2 Co+2 Cu+2Sc+3 V+3 Mn+3 Co+3 Ni+3 Ga+3 Ti+3 Cr+3 Fe+3nn(a)(b)

22、 由于自旋形状不同引起离子半径的差别，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+的形状为低自旋，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7080 pm，为五配位。 (a) 低自旋 (b) 高自旋Fe2+在卟啉环中的位置在卟啉环中的位置图中黑球代表Fe，白球代表N，P代表蛋白质中多肽链3. Jahn-Teller 效应效应 t2g或e*g中各个轨道上电子数不同时，就会出现简并态。例如 和 。 12)()(222zyxdd21)()(222zyxdd 按照 Jahn-Telle

23、r 实际，当遇到简并态时，配位化合物会发生变形，使一个轨道能级降低，消除简并态。CuF2 4F 为193，2F 227pmCuCl2 4Cl 为230，2Cl 295pmCuBr2 4Br 为240，2Br 318pm Cu(NH3)62+ 4NH3 为207, 2NH3 262pmK2CuF4 4F 为208， 2F 195pm例如：CuL4L2配位离子中，不论L 和L 能否相等，普通均偏离正八面体构型，出现拉长或压扁的八面体配位，多数出现4个CuL 短键和 2个 CuL长键。这时电子的组态应为 。21)()(222zyxddCuLLLLLL 这种变形影响了配位化合物的性质。表中列出假设干化

24、合物的 CuL键长。10 8 6 4 2 0K1K2K3Mn2+ Fe2+ Co2+ Ni2+ Cu2+ Zn2+- pK假设干假设干 M(en)n2+ 的的 pK 值值 乙二胺en和二价过渡金属离子在水溶液中的逐级稳定常数K1，K2，K3分别代表en 置换 M(H2O)62+中的2,4,6个 H2O 分子，构成1,2,3个en与 M 螯合的离子，其 pK值如右图所示 上图可见， Cu2+ 具有反常的最高 K1，K2值和最低的 K3值，这是由于 Jahn-Teller 效应使 Cu(en)32+ 明显 地不稳定呵斥的。 缘由：当 1 个或 2 个 en 和 Cu2+结合时，可以构成键长较短的强

25、 CuN键；而当 3 个 en 和 Cu2+ 结合时，那么因 Jahn-Teller 效应 必定有 2 个 en 和 Cu 以弱CuN键结合。4. 配位化合物的热力学稳定性配位化合物的热力学稳定性配位化合物的稳定性常用稳定常数来表示。 在水溶液中金属离子和水结合在一同，构成水合离子，参与配位体 L时，发生置换 H2O 的反响，逐级平衡常数为：M(H2O)n + LM(H2O)n-1L + H2OM(H2O)Ln-1 + LMLn + H2OMLn + nH2OM(H2O)n + nLK1=M(H2O)n-1LM(H2O)nLKn =MLnM(H2O)Ln-1LK =MLnM(H2O)nLn=K

26、1K2Kn.生成 MLn 的总反响的平衡常数即为MLn 的稳定常数 K或 K 值的大小反映配合物的稳定性。 根据化学反响规范自在焓变化和平衡常数的关系，可得：G0 = 2.303 RT log K 在一定温度和压力条件下：G0 =H0TS0因此： 配位化合物稳定常数决议于配位反响的熵变S0 和焓变H0 log K =S02.303 R2.303 RTH0 影响焓变的要素：金属离子在配位场影响下降低的能量。 影响熵变的要素：a)配位反响时，分子数目的增减； b)螯合效应*螯合效应：指由螯合配位体构成的配位化合物，普通要比一样配位数和一样配位原子的单啮配位体构成的配位化合物稳定的景象。其本质是一种

27、熵增效应。M2+ Mn2+ Fe2+ Co2+ Ni2+ Cu2+ Zn2+ log KM(NH3)62+ 5.1 8.7 M(en)32+ 5.7 9.5 13.8 18.6 18.7 12.1M(EDTA)2- 13.8 14.3 16.3 18.6 18.7 16.1 假设干配位化合物的稳定常假设干配位化合物的稳定常数数 平衡常数 K 的差别主要来自熵增。 从上表可见Co(NH3)62+ 和 Co(en)32+ ，以及 Ni(NH3)62+ 和 Ni(en)32+ ，发生配位时，都是以 N 原子置换 O 原子，键强度的改动值差别不大。例：EDTA 的稳定常数高， a ) 分析化学中，用E

28、DTA 进展滴定分析； b ) 医学上，当人体中有害金属离子过多时，可用 EDTA 进展螯合治疗，使配位体和有害金属离子螯合，排出体外。5. 其他多面体的配位场其他多面体的配位场 5 个 d 轨道在不同配位场中能级分裂情况的表示图： 四面体配位化合物 如 VCl4，Ni(CO)4 等 的配位场能级分裂的情况是： 轨道比 轨道的能级高，和八面体是相反的。实际上推得：t (4/9)o ，即四面体配位场强度比八面体弱得多。dxy、dxz、dyzdx2-y2 dz2 几乎一切的四面体的过渡金属配位化合物具有高自旋的基态电子组态。其他配位场能级分裂的相对大小 为： 配位数2 直 线 形 - 0.628

29、1.028 - 0.628 0.114 0.114 键沿z轴3 正 三 角 形 0.545 - 0.321 0.546 - 0.386 - 0.386 键在xy平面 4 正四面体形 - 0.267 - 0.267 0.178 0.178 0.178 4 平面正方形 1.228 - 0.428 0.228 - 0.514 - 0.514 键在xy平面6 正八面体形 0.600 0.600 - 0.400 - 0.400 - 0.400 5 三角双锥形 - 0.082 0.707 - 0.082 - 0.272 - 0.2725 四 方 锥 形 0.914 0.086 - 0.086 - 0.45

30、7 - 0.4577 五角双锥形 0.282 0.493 0.282 - 0.528 - 0.528场对称性dx2-y2dz2dxydyzdxz注注锥底在xy平面表表 6.6 各种对称性场中各种对称性场中 d 轨道能级分裂轨道能级分裂 图图 6.11 各种配位场条件下，金属各种配位场条件下，金属 d 轨道能级分裂情况轨道能级分裂情况 四配位化合物的配位型式与 d 电子数多少有关。 在弱场中， d0，d5，d10 离子 采取四面体构型相互间排斥力最小； 如 TiCl4，FeCl4，CuX43，ZnX42 等均采取四面体陈列； d1，和 d6普通仍采取 四面体形； 如 VCl4，FeCl42。 d

31、8的四配位化合物应为平面正方形，由于这种构型获得的LFSE 较多，这时配位化合物自旋成对，显反磁性。 第二和第三长周期过渡金属，如 PdCl42，PtCl42，Au2Cl6，Rh(CO)2Cl2等 第一周期过渡金属元素离子较小，碰到电负性高、体积大的配位体时，那么需求思索排斥的要素。 如 Ni(CN) 42为平面正方形，NiX42(X=Cl，Br，I)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 四方双锥用 杂化轨道； 如 Ni(CN)53 有的构型介于两种之间。dz2s p3dx2-y2sp3 七配位化合物中最常见构型是五方双锥形： 它可看

32、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。习题P325:6,8,10正四面体场：正四面体场： dz2dx2-y2dxz, dyz, dxyr22斥力小斥力小2r斥力大斥力大t2EEsTd场平面正方形场：平面正方形场： xydx2-y2dxydz2dxz, dyzD4h场xy6.3 - 6.3 - 配键与有关配位化合物的构造和性质配键与有关配位化合物的构造和性质1. 金属羰基配位化合物和小分子配位化合物金属羰基配位化合物和小分子配位化合物 羰基配位化合物：过渡金属经过-键与 CO分子结合而成。 如：Ni(CO)4，Cr(CO)

33、6，Fe(CO)5，HMn(CO)5。 -键的构成：在金属羰基化合物中，CO以碳原子和金属原子相连，MCO 在不断线上。 CO 分子一方面以孤对电子给予中心金属原子的空轨道，构成配键； 另一方面又有空的反键 *轨道可接受金属原子的 d 电子构成键。 这种键称反响键。 -键的作用： 两方面的电子授受作用正好相互配合，相互促进，其结果使 MC 间的键比共价单键要强； 由于反键轨道上有一定数量的电子，CO间的键比 CO分子中的键弱一些。ABMCO 中中-配键表示图配键表示图( a ) ( b ) Fe(CO)5和和HMn(CO)5 的构造的构造 M Cr Mn Fe Co Ni价电子数需求电子数构成

34、的羰基配位化合物 6 7 8 9 10 12 11 10 9 8 Cr(CO)6 Mn2(CO)10 Fe(CO)5 Co2(CO)8 Ni(CO)4 大多数羰基配位化合物具有如下特点： 每个金属原子的价电子数和它周围配位体提供的价电子数加在一同满足18电子规那么； 具有反磁性。例Mn2(CO)10是典型的双核羰基化合物，其中 MnMn 直接成键。每个 Mn与5 个 CO 构成八面体构型中的 5 个配位，第六个配位位置经过 MnMn 键相互提供一个电子，使每个 Mn原子周围满足 18 个价电子。为了减少空间妨碍引起的排斥力，羰基基团相互错开。Co2(CO)8 的情况和 Mn2(CO)10类似。

35、 CO的等电子体与过渡金属构成的配位化合物： N2、NO+、CN等和 CO 是等电子体，由于构造的类似性，它们也可和过渡金属构成 配位化合物。 例如，在1965年，人们得到了第一个N2分子配位化合物Ru(NH3)5N2Cl3 NO与过渡金属构成的配位化合物： NO比CO多一个电子，这个电子处在* 轨道上，当NO和过渡金属配位时，由于* 轨道参与反响键的构成，所以每个NO分子有3个电子参与成键。 当按照18电子构造规那么计算时，由NO分子与CO分子可构成以下化合物： V(CO)5NO ， Mn(CO)4NO，Mn(CO)(NO)3， Fe(CO)2(NO)2，Fe(NO)(CO)3， Co(CO

36、)3(NO)，Co(NO)3 除CO， N2，NO 外，O2，H2，CO2，NO2，CH4，C2H2，C2H4等小分子和过渡金属也可构成配位化合物。例： O2 的过渡金属配位化合物的研讨任务，既是生化，无机等化学分支研讨的课题，也是化工和石油化工消费中催化氧化反响涉及到的问题。 磷、砷、锑 、铋的三价化合物，也可作为配位体构成-配键。 如： PF3，PCl3，AsCl3，SbCl3，SbCl3，PR3等。 1. P，As 等原子除有一孤对电子可以作为电子对的供应者,与M构成键外 2.它们还有空的外 d 轨道可和 M 构成反响键，使配位化合物稳定存在。 如：Pd(PF3)，HCo(PF3)，Ni

37、(PF3)4，(R3P)4Mo(CO)2等。2 . 不饱和烃配位化合物不饱和烃配位化合物 不饱和烃配位化合物：以不饱和烃为配体，经过-键与过渡金属构成的配位化合物。 1827年，W. C. Zeise 首先制得KPtCl3(C2H4)H2O，又称蔡斯盐，它是经过在K2PtCl4的稀盐酸溶液中通入乙烯沉淀出来的。 PtCl3(C2H4)的构造的构造 Zeise 盐构造的特点：(1)C2H4在侧面与Pt2配位 a) Pt2按平面正方形和4个配位体配位，其中3 个是Cl ，1 个是C2H4 ； b) C2H4的CC键与PtCl3 的平面垂直，两个碳原子和 Pt2坚持等间隔。(2) C2H4和Pt2间

38、的键是-配键 a) C2H4 的分子轨道与Pt2的空的 dsp2 轨道叠加成键，由C2H4提供电子成键。b) Pt2的充溢电子的 d 轨道和 C2H4 的*轨道叠加成键，由Pt2提供 d 电子成配键。 * 以上成键方式的作用：1. 防止由于构成配键使电荷过分集中到金属原子上；2.促进成键作用。 除乙烯外，其他的烯烃和炔烃也能和过渡金属构成配位化合物。过渡金属过渡金属(M)和烯烃和烯烃( ) 间构成间构成-配键的情况配键的情况CC3 . 环多烯和过渡金属的配位化合物环多烯和过渡金属的配位化合物环多烯和过渡金属的配位化合物： 环多烯的离域键作为整体和中心金属原子经过多中心键构成的配位化合物。平面构

39、型的对称多烯有：PhPhPh22 C3Ph3+ C4H42 C5H5 C6H6 C7H7+ C8H82 2e 6e 6e 6e 6e 10e 一些平面构型对称多烯的构型和一些平面构型对称多烯的构型和电子数电子数 假设干环多烯与过渡金属配位化合物的构假设干环多烯与过渡金属配位化合物的构造造 环多烯与过渡金属构成的配位化合物的特点：1. 大多数符合 18 电子规那么；2. 构造中，多烯环的平面与键轴垂直。例： 早年经X射线测定建立了夹心式的构型，两个 Cp 环为交错型，属D5d 点群 。 根据电子衍射测定气态 (C5H5)2Fe 分子构造，以为两个 Cp 环为覆盖型，属D5h 点群 。 几年前用中

40、子衍射和X射线衍射进一步研讨其构造，得到在室温下两个 Cp 环既不是交错型，也不是覆盖型，但和覆盖型比较接近，分子点群为D5点群 。 从中子衍射测得H原子位置， 发现CH键朝向Fe原子，与过去向外倾斜正好相反。(C5H5)2Fe 的构造6.4 过渡金属原子簇化合物的构造和性质过渡金属原子簇化合物的构造和性质金属原子簇化合物:：在有些配位化合物中,金属原子M 间能直接成键，这种含有金属MM 键的化合物，称为金属原子簇化合物。金属原子簇化合物的特殊性质：优良的催化剂；具有多种多样的键型1. 多种型式的共价键，如键，键，键；2. 多种型式的多中心键，如三中心键，四中心键等；3. 存在许多的过渡键型，

41、如介于共价键和金属键之间的键型。过渡金属原子簇化合物的特点： 金属元素的氧化态较低，d 轨道参与成键，使金属元素之间能结合起来； 普通重金属元素构成原子簇的倾向更大一些。 一个配位体经常能和两个或两个以上金属原子成键，对金属原子起桥连作用。1. 18电子规那么和簇合物的几何构型电子规那么和簇合物的几何构型 18电子规那么：每个过渡金属原子M参与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包容 18 个价电子以构成稳定的构造。簇合物的18电子规那么：在含有n个金属原子的多核原子簇化合物中，除M本身的价电子和配位体提供的电子外，金属原子间直接成键

42、，相互提供电子以满足 18 电子规那么。 Mn中 n 个金属原子之间相互成键，相互提供电子。 M原子间成键的总数可用键价b表示。 b值可按照下式计算：)18(21gnb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：组成簇合物中n个M原子的价电子数；配位体提供应n个M原子的电子数；假设簇合物带有电荷那么包括所带电子数。( a ) 八面体形 ( b ) 双加帽四面体形 ( c ) 加帽四方锥形 ( d ) 加边四方锥形 ( e ) 三方棱柱体形 ( f ) 双加边四边形假设干六核簇合物的几何构型假设干六核簇合物的几何构型(a) Mo6(3-Cl)8Cl62， (b) Os6(CO)18，(c) Os6(CO)18H2， (d) Os6C(CO)16(H3CC2CH3)，(e) Rh6C(CO)152， (f) Co6(6-C2)( 2-CO)6(CO)8(4-S) 例6.1 Ir4(CO)12 6)60418(216021294bg例6.2 Fe4(CO)13C 5)62418(2162421384bg例6.3 Os5(CO)16 9)72518(217221685bg 金属原子族(Ir4)的键价为6，构成 6个 MM 单键，Ir4呈 四面体 6条边。 金属原子族(Fe4)