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配位化合物的稳定性的实质就是配位单元的稳定性。
1.中心与配体关系的影响
【例9-10】向AgF溶液中顺次加入NaCl、氨水等溶液,反应如下
请说明原因。
解 Ag+为软酸,与软碱结合更稳定。有关碱的软硬变化趋势为
2.中心的影响
中心的正电荷越高,配合物越稳定。例如,配合物稳定性
中心所在周期数高,其d轨道较伸展,配合物稳定。例如,配合物的稳定性
3.配体的影响
一般来说,配体中配位原子的电负性越小,给电子能力越强,配合物越稳定。例如,配合物的稳定性
4.配合物对称性的影响
四配位的配合物中,正方形配合物的稳定性高于四面体配合物。例如
5.螯合效应的影响
乙二胺(en)和乙二胺四乙酸(EDTA)等多基配体与金属离子形成的配合物都含有封闭的多元环,这种含有多元环的配合物称为整合物。螯合物较稳定,以五元环、六元环螯合物最为稳定。Ca2+、Mg2+、Al3+等主族金属的离子一般不易形成配合物,但与EDTA等形成稳定的整合物。
合物的稳定性高,如[Ni(en)3]2+(K稳Θ=2.1×1018)比[Ni(NH3)6]2+(K稳Θ=5.5×108)稳定得多。
6.18电子规则
过渡金属价层达到18个电子时,配合物一般较稳定,称为18电子规则,也称有效原子序(EAN)规则。
过渡金属与配体成键时倾向于9个价轨道(5个d轨道,1个s轨道,3个p轨道)全部充满电子状态。18电子规则为经验规则,在解释过渡金属配合物和低核金属的联配合物时较为成功。
例如,[Fe(CO)5]、[Ni(CO)4]、[Co2(CO)8]、[Fe2(CO)9]等符合18电子规则的配合物都较稳定,符合18电子规则的[HMn(CO)4]和[Mn2(CO)10]都已经合成出来。而[Mn(CO)5]或[Co(CO)4]不符合18电子规则,都不存在。二茂铁[Fe(C5H5)2]符合18电子规则,较稳定;而[Ni(C5H5)2]和[Co(C5H5)2]等不符合18电子规则,稳定性差,容易被氧化。
有些配合物不符合18电子规则,但也能稳定存在,如[Ni(η-C3H5)2]。说明18电子规则有很多例外。
7.反位效应的影响
反位效应是指平面四边形配合物反位配体配位能力对取代反应的影响。实验结果表明,在平面四边形配合物的取代反应中,配体对其反位配体被取代的促进能力排序为
H2O,NH3<Cl-,Br-<-SCN-,NO2-<PR3<CN-,CO
反位效应对于设计合成特殊的几何构型的异构体非常有意义。例如,用NH3处理[PtCl4]2-合成顺铂就是利用了CI-比NH3反位效应强的特点。已被取代1个NH3后生成的配合物[PtNH3C13]-,再用NH3取代,第二个NH3取代反位效应强的Cl-的对位的配体,得到顺铂。
配位化合物不仅种类繁多,而且在分析化学、生物化学、医学、催化反应,以及染料、电镀、湿法冶金、半导体、原子能等工业中都得到广泛应用。因此,研究配位化合物既具有重要的理论意义,又具有实际应用价值。
氰化法提金的步骤中,生成稳定的[Au(CN)2]-使得不活泼的金进入溶液中
利用很多联基配合物的热分解提纯金属,如蒙德(Mond)法中,镍的纯化利用了四联合镍生成与分解的可逆反应。
催化反应的机理常会涉及配位化合物中间体,如合成氨工业中用乙酸二氨合铜除去CO,有机金属催化剂催化烯烃的聚合反应,不对称催化用于药物的制备等。
元素或化合物的分离,经常涉及配位化学。例如,某些稀土元素的萃取分离,先生成冠醚配合物,再用有机溶剂进行萃取。
在医药领域中,配位化合物已成为药物治疗的一个重要方面。例如,EDTA已用作Pb2+、Hg2+等中毒的解毒剂;顺式[Pt(NH3)2Cl2](又称顺铂)具有抗癌作用而用作治癌药物。
生命的许多过程都与配位化学有关。生命体中许多酶是以金属为活性中心的;生命体内的各种代谢作用、能量的转换以及O2的输送,也与金属配合物有密切关系。例如,人体生长和代谢必需的维生素B12是Co的配合物,起免疫等作用的血清蛋白是Cu和Zn的配合物;植物固氮菌中的固氮酶含Fe,Mo的配合物等。
相关链接:酸碱的软硬分类
文章来源:《无机化学核心教程(第二版)》
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