第十一章第十一章 配位化合物配位化合物 (Coordination Compound) 血血 红红 素素叶叶 绿绿 素素顺铂顺铂卡铂卡铂什么是什么是配位化配位化合物合物 CuSO4溶液溶液滴加浓氨水滴加浓氨水浅蓝色沉淀浅蓝色沉淀继续滴加浓氨水继续滴加浓氨水深蓝色溶液深蓝色溶液加加NaOH既无既无NH3产生产生,也也无无Cu(OH)2沉淀沉淀有白色有白色BaSO4沉沉淀析出淀析出 加加BaCl2Cu(NH3)42+ 第一节第一节 配合物的基本概念配合物的基本概念一、一、 配合物的配合物的定义定义 阳离子（或原子）阳离子（或原子）与一定数目的与一定数目的阴离阴离子或中性分子子或中性分子以配位键所形成的不易解以配位键所形成的不易解离的离的复杂离子（或分子）复杂离子（或分子），称为配离子，称为配离子（或配位分子）。（或配位分子）。 如如:Cu(NH3)42+ 、Ag(NH3)2+、Fe(CN)63- 含有配离子的化合物和配位分子统称含有配离子的化合物和配位分子统称为配合物。为配合物。二、配合物的组成二、配合物的组成配合物配合物配离子配离子（内层内层）带带相反电相反电荷的离子荷的离子（外层外层）中心原子中心原子配体配体配位键配位键离子键离子键Cu (NH3) 4 SO4例如：例如： 中中心心原原子子 配配 体体内层内层外层外层配合物配合物配位键配位键离子键离子键只有内层，没有外层的配合物，如：只有内层，没有外层的配合物，如：Ni (CO) 4 中中心心原原子子 配配 体体内层内层(配合物配合物)配位键配位键 1、中心原子（、中心原子（central atom）特征特征：价电子层存在空轨道。：价电子层存在空轨道。中心原子中心原子多为多为金属元素金属元素（过渡金（过渡金属元素的原子或离子）属元素的原子或离子）某些某些高氧化态的非金属高氧化态的非金属元素元素，如：，如：B3+、Si4+带带负电荷的负电荷的阴离子阴离子，如：，如：I- 2、配体（、配体（ligand） 在配合物中与中心原子以配位键相在配合物中与中心原子以配位键相结合的结合的离子或分子离子或分子。特点特点：能向中心原子提供孤对电子。：能向中心原子提供孤对电子。 配体中直接向中心原子提供孤对配体中直接向中心原子提供孤对电子的原子称为电子的原子称为配位原子配位原子； 常见的配位原子：常见的配位原子： F、Cl、Br、I、 O、N、S、C O、N、S、C配体的分类配体的分类（按配位原子的多少）：（按配位原子的多少）：配体配体单齿配体单齿配体： 只含一个配位原子只含一个配位原子如：如：NH3、H2O、CN-、X-等等多齿配体：多齿配体： 含有两个或两个以上含有两个或两个以上配位原子，如：配位原子，如：en、EDTA等等NCH2CH2NCH2COOHCH2COOHHOOCCH2HOOCCH2EDTA共共6个配位原子，是个配位原子，是六齿六齿配体。配体。乙二胺乙二胺（en）是是二齿二齿配体。配体。 多齿配体举例多齿配体举例H2NCH2CH2NH2 3、配位数配位数（coordination number）配合物中直接与中心原子以配位键结合的配合物中直接与中心原子以配位键结合的配位原子的总数配位原子的总数。从本质上讲，配位数就。从本质上讲，配位数就是中心原子与配体形成是中心原子与配体形成配位键的数目配位键的数目 。单齿配体单齿配体：配位数配位数=配体数配体数多齿配体多齿配体：配位数配体数配位数配体数配位数与配体数的关系：配位数与配体数的关系：配合物配合物配体数配体数配位数配位数Cu(NH3)42+Co(NH3)5(H2O)2 (SO4)3 CaY2-Cu(en)22+ 举举 例例44661624 影响配位数的因素影响配位数的因素配位数配位数中心原子的性质中心原子的性质配体的性质配体的性质形成配合物时的形成配合物时的条件条件电荷、半径、电荷、半径、电子层结构电子层结构浓度浓度温度温度常见金属离子的配位数为：常见金属离子的配位数为：2、4、6 4、配离子的电荷、配离子的电荷配离子的电荷配离子的电荷=外层离子电荷外层离子电荷可由配合物外层离子的电荷可由配合物外层离子的电荷推算配离推算配离子的电荷和中心原子氧化值子的电荷和中心原子氧化值 中心原子电荷中心原子电荷 1+ 配体总电荷配体总电荷配离子的电荷配离子的电荷 =三、配合物的命名：三、配合物的命名：命名原则命名原则：先阴离子后阳离子，命名：先阴离子后阳离子，命名为为“某化某某化某”、“某酸某酸”、“氢氧化氢氧化某某”和和“某酸某某酸某”配体数配体数配体名称配体名称“合合”中中心原子名称（氧化值）心原子名称（氧化值）不同配体之间以中圆点不同配体之间以中圆点“ ”隔开。隔开。 命名方法命名方法1、先无机配体，后有机配体；、先无机配体，后有机配体； 配体的命名顺序配体的命名顺序2、先阴离子配体，后中性分子配体；、先阴离子配体，后中性分子配体；3、同类配体中，按配位原子的元素、同类配体中，按配位原子的元素符号的英文字母顺序排列。符号的英文字母顺序排列。实实 例例 分分 析析配配 合合 物物中心中心原子原子配配位位数数命命 名名Ag(NH3)2+Cu(NH3)4SO4 K3Fe(CN)6 K4Fe(CN)6 H2PtCl6 Co(NH3)2(en) 2Cl3 Co(NH3)5(H2O)2 (SO4)3 Ag+ 2 二氨合银二氨合银()配离子配离子Cu2+4 硫酸四氨合铜硫酸四氨合铜(II)Fe3+ 6 六氰合铁六氰合铁(III)酸钾酸钾 Fe2+ 6 六氰合铁六氰合铁(II)酸钾酸钾 Pt4+ 6 六氯合铂六氯合铂(IV)酸酸 Co3+ 6 氯化二氨氯化二氨二二(乙二胺乙二胺)合钴（合钴（III） Co3+ 6 硫酸五氨硫酸五氨水合钴（水合钴（III） 第三节第三节 配位平衡配位平衡一、配位平衡常数一、配位平衡常数以以Ag(NH3)2+为例为例Ag+ + 2NH3 Ag(NH3)2+Ks =Ks称为配合物的稳定常数（称为配合物的稳定常数（stability constant）或形成常数。或形成常数。 二、配位平衡的移动二、配位平衡的移动影响因素影响因素溶液的溶液的酸度酸度沉淀平衡沉淀平衡氧化还原反应氧化还原反应其他配合平衡其他配合平衡（一）溶液酸度的影响（一）溶液酸度的影响1、酸效应、酸效应Ag(NH3)2+Ag+ + 2NH3+2H+2NH4+平衡移动方向平衡移动方向 这种从这种从配体配体方面考虑，因酸度增方面考虑，因酸度增大而导致配离子解离，稳定性降低的大而导致配离子解离，稳定性降低的现象，称为现象，称为酸效应酸效应。 酸度越强，酸度越强，pH越低，配离子越越低，配离子越 1 不稳定不稳定。 酸度一定时，配体的碱性越强，酸度一定时，配体的碱性越强， 1 配离子越不稳定。配离子越不稳定。2、金属离子的水解作用、金属离子的水解作用 FeF63- Fe3+ + 6F-+3OH-Fe(OH)3 平衡移动方向平衡移动方向因金属离子与溶液中的因金属离子与溶液中的OH-结合而导结合而导致配离子解离的作用称为致配离子解离的作用称为水解作用水解作用。 从从中心原子中心原子的角度考虑，溶液的角度考虑，溶液酸度越弱，碱性越强，酸度越弱，碱性越强，pH越高，配越高，配离子越不稳定。离子越不稳定。 定义定义 结结 论论金属离子的金属离子的水解作用水解作用酸效应酸效应在保证不形成氢氧化物沉淀在保证不形成氢氧化物沉淀的前提下提高溶液的的前提下提高溶液的pH，以保证配离子的稳定性以保证配离子的稳定性(二二) 沉淀平衡的影响沉淀平衡的影响AgCl(s)Ag+ + Cl-+ 2NH3Ag(NH3)2+平衡移动方向平衡移动方向Ag(NH3)2+Ag+ + 2NH3+ I-AgI平衡移动方向平衡移动方向Ag(NH3)2+ + I-AgI+ 2NH3 Ks、Ksp越大越大，K越小，越小， 平衡向生成平衡向生成配离子的方向移动，沉淀溶解；配离子的方向移动，沉淀溶解； Ks、Ksp越小越小，K越大，越大， 平衡向生成平衡向生成沉淀的方向移动，配离子将解离。沉淀的方向移动，配离子将解离。 讨讨 论论Ag(NH3)2+ + I-AgI+ 2NH3(三三) 氧化还原反应的影响氧化还原反应的影响在在配位平衡体系中，加入一种配位平衡体系中，加入一种能与能与中心原子中心原子发生氧化还原反应的氧化发生氧化还原反应的氧化剂或还原剂，将使配位平衡发生移剂或还原剂，将使配位平衡发生移动，促使配离子解离。动，促使配离子解离。2Fe(CNS)63-2Fe3+ + 12CNS-+ Sn2+2Fe2+ + Sn4+平衡移动方向平衡移动方向(四四) 其它配位平衡的影响其它配位平衡的影响Ag(NH3)2+Ag+ + 2NH3+ CN-Ag(CN)2-Ag(NH3)2+ + 2CN- Ag(CN)2- + 2NH3配离子能否转化配离子能否转化 , 取决于两种配离取决于两种配离子子Ks的的相对大小相对大小 , 转化的方向总是转化的方向总是由由Ks小的小的转化成转化成Ks大大的配合物的配合物,即由即由较较不稳定的转化成较稳定的不稳定的转化成较稳定的配合物。配合物。 结结 论论第四节第四节 螯合物和生物配体螯合物和生物配体一、螯合效应一、螯合效应 螯合物（螯合物（chelate）：）：中心原子与中心原子与多多齿配体齿配体形成的具有形成的具有环状结构环状结构的配合物。的配合物。 螯合效应（螯合效应（chelating effect）：）：由由于生成螯合物而使配合物稳定性大大于生成螯合物而使配合物稳定性大大增加的作用。增加的作用。1、含有两个或两个以上能给出孤对、含有两个或两个以上能给出孤对电子的配位原子；电子的配位原子；2、配位原子之间应间隔两个或三个、配位原子之间应间隔两个或三个其他原子。其他原子。螯合剂（螯合剂（chelating agent）的特点：的特点：二、影响螯合物稳定性的因素二、影响螯合物稳定性的因素1、螯合环的大小螯合环的大小：五员环和六员环的螯合物最稳定；五员环和六员环的螯合物最稳定；三员环和四员环张力大，不稳定。三员环和四员环张力大，不稳定。2、螯合环的数目螯合环的数目：螯合环越多，螯合物越稳定。螯合环越多，螯合物越稳定。本章基本要求本章基本要求 1 1、掌握配位化合物的组成、命名、掌握配位化合物的组成、命名、配位平衡及其影响因素；配位平衡及其影响因素；2 2、熟悉螯合物、螯合效应等概念；、熟悉螯合物、螯合效应等概念；3 3、了解配合物在医学上的应用。、了解配合物在医学上的应用。本章本章习题习题P246：（2）（）（5）（）（6）Exercises：P247：（：（1）Summary1.The component of coordination compound A complex ion (or complex molecule) is combined between central atom and ligands by coordination bond . The component of coordination compound with complex ion may be expressed as following : Coordination compound Inner sphere Outer sphere Central atom Ligand The chemical bond between central atom and ligands is coordination bond. The inner sphere and outer sphere of a coordination compound are combined by ionic bond . 2.How to nominate a coordination compound A complex ion should be named according to the following order :number of ligands - name of ligand-合合-name of central atom (oxidation number) 3、The coordination equilibrium In aqueous solution the complex ion can dissociate partly to produce central ion and ligands. For example:Ag+ + 2NH3 Ag(NH3)2+ The stability of complex ion is expressed by the equilibrium constant Ks . The larger is the Ks , the more stable is the coordination ion. Coordination equilibrium are the same as other chemical equilibrium , the equilibrium shift when the condition is changed. The factors of influencing the coordination equilibrium are as following :Acidity of solutionPrecipitate agentsOxidizing agents or reducing agents Other ligands