化学家园

配位化合物

                                      

      1.概述　

（1）配位化合物基本知识

配位化合物是由一定数目的离子或分子和原子或离子（中心原子）以配位键相结合，按一定的组成和空间构型所形成的化合物，如[Cu（NH₃）₄]SO₄。与中心原子直接相连的原子叫配位原子。配体的个数称为配位数。在[Cu（NH₃）₄]SO₄中氮原子为配位原子，配位数是4。

含有一个配位原子的配体叫单齿配体。配体可能配位的原子数目用单齿、二齿、三齿等表示。一个多齿配体通过两个或两个以上的配位原子与一个中心原子形成的配合物称为螯合物，如：

在碱性溶液中形成的丁二肟镍是一螯合物，每一个丁二肟配体提供两个配位原子（氮原子）。

F，Cl，Br，I，O，S，N，C等非金属元素原子都可作为配位原子。下面为由这些配位原子形成的常见配体：

配位原子 配体举例

卤素　　　　　 F^-，Cl^-，Br^-，I^-

氧　　　　　 H₂O，ONO^-（亚硝酸根），C₂O^2-₄

氮　　　　　 NH₃，NCS^-（异硫氰根），-NO₂（硝基）

碳　　　　　 CO，CN^-

硫　　　　　 SCN^-，S₂O^2-₃

在元素周期表中几乎所有的金属元素都可以作为配合物的中心原子，但生成配合物的能力不同。一般在周期表中，两端的元素表现得较弱，尤其是碱金属、碱土金属，一般只能形成少数稳定螯合物，位于中部的元素能力最强，特别是第Ⅷ族元素以及与其相邻的Cu，Mn，Cr等副族元素。

（2）简单配合物的命名方法

对配位个体命名时，配体名称列在中心原子之前，不同配体名称之前以中圆点（·）分开，在最后一个配体名称之后缀以“合”字。若配合物为配阳离子（如[Cu（NH₃）₄]²⁺）化合物，则命名时阴离子在前，阳离子在后，这与无机盐的命名一样；若为配阴离子，化合物（如[Ag（CN）₂]^-），则在配阴离子与外界阳离子之前用“酸”字连接。若外界为氢离子，则在配阴离子之后缀以“酸”字。

例如：

1）K[PtCl₃NH₃]，三氯·氨合铂酸（1-）钾或三氯·氨合铂（Ⅱ）酸钾。

2）[Co（NH₃）₅H₂O]Cl₃，三氯化五氨·水合钴（3+）或三氯化五氨·水合钴（Ⅲ）。

配体个数用倍数词头二、三、四等数字表示。用罗马数字表示中心原子的氧化数。用阿拉伯数字表示配离子的电荷数。配体中要先列出阴离子的名称，后列中性分子的名称。同类配体的名称，按配位原子元素符号的英文字母顺序排列，如在例2）中，两个配体都为中性分子，配位原子为N和O，所以NH₃排在前面。

（3）配位反应的某些特征

当配离子形成时，常伴随溶液颜色改变，例如：

Cu²⁺+4NH₃→[Cu（NH₃）₄]²⁺

蓝　　　　　 深蓝

Fe²⁺+6CN^-→[Fe（CN）₆]^4-

淡绿　　　 黄

Ni²⁺+6NH₃→[Ni（NH₃）₆]²⁺

绿　　　　　 蓝

Fe³⁺+6F^-→[FeF₆]^3-

黄　　　　　 无

另一个重要现象为配位反应发生时，产生沉淀或沉淀溶解，如，丁二肟与镍离子反应，生成螯合物为难溶红色沉淀。另一方面许多沉淀由于配离子的形成而溶解，例如：

AgCl（s）+2NH₃→[Ag（NH₃）₂]t⁺+Cl^-

AgI（s）+2S₂O^2-₃→[Ag（S₂O₃）₂]^3-+I^-

沉淀溶于过量试剂：

AgCN（s）+CN^-→[Ag（CN）₂]^-

BiI₃（s）+I^-→[BiI₄］^-

利用上述现象可以进行物质的分析、分离。

（4）配合物的稳定性

在AgNO₃溶液中加入过量氨水，生成配合物[Ag（NH₃）₂]NO₃的溶液，将此溶液与KCl作用，虽不生成AgCl沉淀，但与KBr，KI作用，则生成淡黄色的AgBr和黄色AgI沉淀。

以上实验事实说明，在[Ag（NH₃）₂]NO₃溶液中，除了配离子以外，也有阳离子Ag⁺存在，但是Ag⁺离子的浓度很小，以致只能达到生成某些难溶盐的溶度积值，如AgBr，AgI，但不能达到AgCl等溶度积较大的难溶盐的溶度积。实际上[Ag（NH₃）₂]NO₃的解离分下列两种情况进行：

[Ag（NH₃）₂]NO₃→[Ag（NH₃）₂]⁺+NO^-₃　　　　　 （1）

[Ag（NH₃）₂]⁺ Ag⁺+2NH₃　　　　　 （2）

（1）式解离表现为强电解质的解离方式——完全解离。从（2）式可看到配离子的解离表现为弱电解质的性质，部分解离为离子，也有固定的平衡常数，即：

 

K_不称为配离子解离常数或称为不稳定常数。K_不愈大表示配离子愈不稳定。

 

配离子的解离是分步进行的，如：

[Ag（NH₃）₂]⁺ [Ag（NH₃）]⁺+NH₃

 

K₁，K₂称为逐级不稳定常数

 

 

常数来表示。如：

Ag⁺+2NH₃ [Ag（NH₃）₂]⁺

 

K_稳称为配离子稳定常数，K_稳值愈大，配离子的稳定性愈高。K_稳也常用β表示。同样，相应有逐级稳定常数β₁，β₂。

β=β₁β₂

许多螯合物比较稳定，例如：乙二胺四乙酸（EDTA，ethylene diamine tetraace ticacid）用H₄Y表示。由于它在水中的溶解度较小，通常使用的是其二钠盐，EDTA·2Na，也简称EDTA，它的结构式为：

 

它有6个配位原子（2个氮原子，4个氧原子），所以能与金属形成配合比为1∶1的螯合物。它与许多金属离子能形成稳定的螯合物，如与Fe3+形成的螯合物见图3-6。

各种螯合物在无机制备、物质分析、分离中应用广泛。

 　

（5）配位平衡移动

若金属离子M^m+和配体L^-形成配离子ML_n（^m-n）⁺，在水溶液中产生如下解离平衡：

 

根据平衡移动原理，改变M^m+或L^-的浓度，会使上述平衡发生移动。假若加入一种试剂能与Mm+（或L^-）生成难溶物质、生成更稳定的配离子或使其氧化态改变等，都能使平衡向右移动，如：

  

2.实验目的　

（1）了解配离子的性质，它与简单离子的不同点。

（2）比较配离子的稳定性。

（3）了解使配位平衡移动的方法。　

3.实验内容　

（1）配离子的形成

1）取两支试管分别放入5滴0.1mol·L^-1Cu（NO₃）₂溶液，一支试管中加入0.1mol·　　L^-1NaOH溶液，观察现象。另一支试管中加入过量2mol·L^-1NH₃·H₂O，观察溶液的颜色，然后再加入0.1mol·L^-1NaOH溶液，有何现象？解释原因。

2）将5滴0.5mol·L^-1Na₂S₂O₃溶液放入试管中，滴入2滴0.1mol·L^-1AgNO₃溶液，发生什么反应？然后在所得溶液中加入2滴0.1mol·L^-1NaCl，有什么变化？另取一支试管将2滴0.1mol·L^-1AgNO₃和2滴0.1mol·L^-1NaCl混合有何现象？解释原因。

3）取两支试管，分别放入0.1mol·L^-1Fe（NO₃）₃溶液，在一支试管中加入2mol·　　　　L^-1NH₄F，然后再在两个试管中加入0.1mol·L^-1KI溶液和CCl₄，观察现象。

4）取一支试管放入0.1mol·L^-1Ni（NO₃）₂溶液，加入0.1mol·L^-1EDTA溶液观察颜色变化，在此溶液中加入0.1mol·L^-1NaOH溶液，有无Ni（OH）₂沉淀生成？

（2）配离子稳定性的比较

取10滴0.5mol·L^-1Fe₂（SO₄）₃溶液，逐滴加入6mol·L^-1HCl溶液，观察现象，加入2滴0.1mol·L^-1NH₄SCN溶液，观察溶液颜色的变化，再往溶液中滴加2mol·L^-1NH₄F溶液，有何现象？再加入饱和（NH₄）₂C₂O₄溶液，溶液颜色又有何变化？从溶液颜色变化，比较生成的各配离子的稳定性。

（3）配位平衡的移动

1）在离心试管中加入5滴0.1mol·L^-1AgNO₃溶液和5滴0.1mol·L^-1NaCl溶液，离心分离，弃去清液，用少量去离子水洗涤，每次洗涤需加热，离心分离，弃去洗涤液，在沉淀上加入2mol·L^-1NH₃·H₂O使沉淀溶解。往所得溶液中加一滴0.1mol·L^-1NaCl溶液，观察现象，再加入一滴0.1mol·L^-1KBr溶液有何现象？若有AgBr沉淀生成，使AgBr沉淀完全，离心分离，洗涤沉淀两次，然后加入0.5mol·L^-1Na₂S₂O₃溶液，使沉淀溶解。往所得溶液中加一滴0.1mol·L^-1KBr溶液，是否有AgBr沉淀产生？再加入一滴0.1mol·L^-1KI溶液，有何现象？

通过上述实验比较AgCl，AgBr，AgI的K_sp^φ大小和[Ag（NH₃）₂]⁺，[Ag（S₂O₃）₂]^3-的定性。

2）取2滴0.1mol·L^-1Fe₂（SO₄）₃溶液，加入8滴饱和（NH₄）₂C₂O₄溶液，溶液颜色有何变化？加入一滴0.1mol·L^-1NH₄SCN溶液，溶液颜色有无变化？若向溶液中逐滴加入6mol·L^-1HCl溶液，颜色有何变化？解释观察到的现象。

3）取5滴0.1mol·L^-1Fe（NO₃）₃溶液加入0.1mol·L^-1NH₄SCN溶液，滴加0.1mol·L^-1EDTA溶液，有何现象发生？　

4.思考题　

（1）有哪些方法可证明[Ag（NH₃）₂]⁺配离子溶液中含有Ag⁺离子

（2）下述两支试管中发生的反应有何不同？

1）试管：Fe³⁺离子溶液+I^-离子溶液

2）试管：Fe³⁺离子溶液+饱和（NH₄）₂C₂O₄溶液+I^-离子溶液

【作者: 长空星雨】【访问统计:】【2008年03月6日 星期四 12:32】【注册】【打印】