化学竞赛过渡金属及其化合物解读

1、会计学1化学竞赛过渡金属及其化合物解读化学竞赛过渡金属及其化合物解读第1页/共31页第1页/共31页第2页/共31页常见过渡金属元素Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Mo Ru Rh Pd Ag Cd Os Ir Pt Au Hg Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 3d14s2 3d24s2 3d24s2 3d54s1 3d54s2 3d64s2 3d74s2 3d84s2 3d104s1 3d104s2 第2页/共31页第3页/共31页Ti2+ V2+ Cr2+ Mn2+ Fe2+ Co2+ Ni2+ Cu2O Zn2+ Ti3+ V3+ Cr3+

2、Mn3+ Fe3+ Co3+ Ni3+ Cu2+ TiO2+ VO2+ MnO2 CoO2 VO2+ MnO42- FeO42- CrO42- MnO4-常见过渡金属元素的存在形态第3页/共31页第4页/共31页常见过渡金属及其化合物的重要性质1氧化还原性M2e- = M2+-1.63 -1.13 -0.90 -1.18 -0.44 -0.28 -0.26 +0.34 -0.77 高价金属化合物是强氧化剂过渡金属大多数具有还原性Mn3+ Fe3+ Co3+ Ni3+ Cu2+ TiO2+ VO2+ MnO2 CoO2 VO2+ MnO42- FeO42- CrO42- MnO4-第4页/共31

3、页第5页/共31页FeO42-Fe3+ +O2VO2+ + Cl-VO2+ Cl2Co2O3 + H+ Co2+ + O2中间价态金属化合物能发生歧化反应Cu2O + 2H+ = Cu + Cu2+ + H2O2M n3+ + 2H2O = M n2+ + M nO2 + 4H+3M n3+ +4H+ = 2M nO4- + M nO2 +2H2O第5页/共31页第6页/共31页2配位性Co(NH3)4CO3BrCoOOCOCoNH3NH3NH3NH3NH3NH3NH3NH3OCO22-NH3CoNH3NH3NH3OCO22-Br-Br-FeF6 3- Fe(SCN)3 Fe(CN)63- C

4、u(NH3)42+ AlF63- Ag(NH3)2+ 今有化学式为Co(NH3)4BrCO3的配合物。1画出全部异构体的立体结构。2指出区分它们的实验方法。第6页/共31页第7页/共31页中央体 金属原子、离子配位体 是含有孤电子对的分子和离子，有离域电子的分子和或 电子。配位原子 具有孤电子对的原子。如：C、N、O、F、Cl、S等。配体单齿多齿NH3、Cl 、H2O、 F en 、EDTA 、OX 、py 、bipy第7页/共31页第8页/共31页COOOMCCOOOOMMOOC CH3MOONCrOOOONH3NH3NNMCrCrH2OH2OOOOOCCCH3CH3OOCOOCCH3CH3

5、第8页/共31页第9页/共31页配合物单核： Co(NH3)6Cl3 、 NaAlF6 多核： K2Re2Cl8、 Cr2O(NH3)10 Cl4配合物简单Co(NH3)5H2OCl3 、 Pt (NH3)2 Cl2 螯合物Cr(en)3Cl3 配合物离子Cu(NH3)42+ Ag(CN)2-分子Fe(CO)5、 Co(NH3)3Cl3第9页/共31页第10页/共31页理论要点：v配体和中央体之间以配位键结合，形成稳定的配合物。v在形成配位键时中央体提供经杂化的空轨道，配体提供孤对电子或离域电子。第10页/共31页第11页/共31页第11页/共31页第12页/共31页第12页/共31页第13页

6、/共31页中心原子d1 d3型, 有空(n-1)d轨道，d2 ns np3杂化形成内轨型中心原子d4 d7型，视配体的强弱：强场配体,如CN CO NO2 等,易形成内轨型；弱场配体，如 X 、H2O易形成外轨型中心原子d8 d10型, 无空(n-1)d轨道， sp3 d2杂化形成外轨型 外轨型配合物，中心原子的电子结构不发生改变，未成对电子数多， 较大， 一般为高自旋配合物内轨型配合物，中心原子的电子结构发生了重排，未成对电子数减少， 较小，一般为低自旋配合物 B.M.磁矩) 2( nn第13页/共31页第14页/共31页Ag(NH3)2 +Zn(NH3)4 2+Ni(CN)4 2-AlF6

7、 3-第14页/共31页第15页/共31页配位化合物的异构现象 原子间连接方式不同引起的异构现象（键合异构，电离异构，水合异构，配位异构，配位位置异构配位体异构）(1)键合异构 Co(NO2)(NH3)5Cl2 硝基 Co(ONO)(NH3)5Cl2 亚硝酸根(2) 电离异构 Co(SO4)(NH3)5Br Co Br(NH3)5 (SO4)第15页/共31页第16页/共31页(3) 水合异构 Cr(H2O)6Cl3 紫色 CrCl(H2O)5Cl2 H2O 亮绿色 CrCl2(H2O)4Cl 2H2O 暗绿色(4) 配位异构 Co(en)3Cr(ox)3 Cr(en)3Co(ox)3 (1)

8、空间几何异构 (2)旋光异构第16页/共31页第17页/共31页第17页/共31页第18页/共31页中央体相同的配合物：内轨型配合物外轨型配合物螯合物简单配合物配体相同的配合物稳定常数大的配合物稳定常数小的配合物配合取代反应较不稳定的配合物被取代生成较稳定的配合物第18页/共31页第19页/共31页3水合离子和其他化合物的颜色Ti2+ （褐色） Ti3+ （紫色） TiO2+ （无色） V2+ （紫色） V3+ （绿色）Cr2+ （蓝色） Cr3+ （绿色 ） CrO42- （黄色 ） Cr2O72- （橙色 ） Mn2+ （肉色） Mn3+ （红色）Fe2+ （浅绿） Fe3+ （浅紫）第1

9、9页/共31页第20页/共31页OH-NH3C与与A为等电子体，为等电子体，C能形成钾的化合物，能形成钾的化合物，C存在存在OsO4中没有的化学键。中没有的化学键。第20页/共31页第21页/共31页第21页/共31页第22页/共31页第22页/共31页第23页/共31页20世纪80年代，生物无机化学家在研究金属离子与核酸的相互作用机制时，提出某些金属配合物可以作为DNA的探针，如M(phen)3Cl22H2O，配合物的合成是用MCl3和phen和LiCl在氩气的保护下制得，M属于VIII的元素。已知在配合物M(phen)3Cl22H2O中，金属M所占的质量百分比为13.4%。11 写出M的元

10、素符号。写出M原子的外层电子排布式。12 画出M(phen)32的结构图。13 M(phen)32有无旋光异构体？14 计算配合物的磁矩。15 在制备配合物的过程中，通入氩气的目的是什么？16 判断该配合物是否具有颜色。2002年广东省年广东省 1-1 Ru 4d75s1 1-21-3 有旋光性14 NNNNNNRuRuNNNNNN第23页/共31页第24页/共31页CrCl3、金属铝和CO可在AlCl3的苯溶液中发生化学反应生成一种无色物质A，A又可和P(CH3)3反应，生成物质B，A还可和钠汞齐反应生成物质C，已知A、B、C的元素分析结果如下： Cr/ P/ C/ A 23.63 32.7

11、5 B 19.39 11.55 35.83 C 21.84 25.23试写出：(1)结构简式A B C ；Cr : C= 1 :6, C:O=1:1， A: Cr(CO)6 有效原子序数（EAN）规则（18电子规则）：中心原子的价电子数与配位体提供的电子数应等于18：EANan(M) + 2n(L) +2bCr(CO)6 EAN6 + 12 =18C: Cr : C= 1 :5 O: 33.64% 18.69% Mn2(CO)10 : EAN27 + 20 +2b 38，b= 1 M nM nOCOCCOCOCOCOCOOCCOCO第24页/共31页第25页/共31页第25页/共31页第26页

12、/共31页常见过渡金属元素Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Mo Ru Rh Pd Ag Cd Os Ir Pt Au Hg Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 3d14s2 3d24s2 3d24s2 3d54s1 3d54s2 3d64s2 3d74s2 3d84s2 3d104s1 3d104s2 第26页/共31页第27页/共31页COOOMCCOOOOMMOOC CH3MOONCrOOOONH3NH3NNMCrCrH2OH2OOOOOCCCH3CH3OOCOOCCH3CH3第27页/共31页第28页/共31页第28页/共31页第29页/共31页第29页/共31页第30页/共31页20世纪80年代，生物无机化学家在研究金属离子与核酸的相互作用机制时，提出某些金属配合物可以作为DNA的探针，如M(phen)3Cl22H2O，配合物的合成是用MCl3和phen和LiCl在氩气的保护下制得，M属于VIII的元素。已知在配合物M(phen)3Cl22H2O中，金属M所占的质量百分比为1