第七章配位反应
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第七章配位反应及配位滴定法配位化合物简称配合物,是一类组成比较复杂的化合物,它的存在和应用都很广泛。
生物体内的金属元素多以配合物的形式存在。
例如叶绿素是镁的配合物,植物的光合作用靠它来完成。
又如动物血液中的血红蛋白是铁的配合物,在血液中起着输送氧气的作用;动物体内的各种酶几乎都是以金属配合物形式存在的。
当今配合物广泛地渗透到分析化学、生物化学等领域。
我国著名科学家徐光宪教授作了如下的比喻:把21世纪的化学比作一个人,那么物理化学、理论化学和计算化学是脑袋,分析化学是耳目,配位化学是心腹,无机化学是左手,有机化学和高分子化学是右手,材料科学是左腿,生命科学是右腿,通过这两条腿使化学科学坚实地站在国家目标的地坪上。
配位化学是目前化学学科中最为活跃的研究领域之一。
本章将介绍配合物的基本概念、结构、性质和在定量分析化学中的应用。
§7-1配合物的组成与定义一、配合物及其组成例如在硫酸铜溶液中加入氨水,开始时有蓝色Cu2(OH)2SO4沉淀生成,当继续加氨水过量时,蓝色沉淀溶解变成深蓝色溶液。
总反应为:CuSO4 + 4NH3= [Cu(NH3)4]SO4(深蓝色)此时在溶液中,除SO42-和[Cu(NH3)4]2+外,几乎检查不出Cu2+的存在。
再如,在HgCl2溶液中加入KI,开始形成桔黄色HgI2沉淀,继续加KI过量时,沉淀消失,变成无色的溶液。
HgCl2 + 2KI = HgI2↓+ 2KCl HgI2 + 2KI = K2[HgI4]象[Cu(NH3)4]SO4和K2[HgI4]这类较复杂的化合物就是配合物。
配合物的定义可归纳为:由一个中心元素(离子或原子)和几个配体(阴离子或分子)以配位键相结合形成复杂离子(或分子),通常称这种复杂离子为配离子。
由配离子组成的化合物叫配合物。
在实际工作中一般把配离子也称配合物。
由中心离子和配体以配位键结合成的分子,如[Ni(CO)4]、[Co(NH3)3Cl3]也叫配合物。
化学反应的配位在化学反应中,配位是一个重要的概念。
它涉及到金属离子和配体之间的相互作用,从而形成络合物。
配位反应能够发生在溶液中,也可以发生在固体表面。
本文将探讨化学反应的配位,包括配位键的形成、配位反应的类型以及配位反应的应用。
一、配位键的形成在化学反应中,配位键的形成是通过配体与金属离子之间的相互作用而实现的。
配体是指具有孤对电子的分子或离子,它们能够通过给予或接受电子与金属离子形成配位键。
配位键是通过共有电子对的形式来实现的,被称为配位键复合物。
配位键的形成可以通过配位数的确定来了解。
配位数是指配体与金属离子之间形成的配位键的数量。
一般来说,金属离子能够形成的配位键的数量与其电子云的填充情况有关。
典型的例子是八配位的金属离子,如铁离子(Fe3+)和铜离子(Cu2+),它们能够形成六个配位键。
此外,还有四配位、五配位等不同配位数的金属离子。
二、配位反应的类型配位反应可以分为两大类:配位置换反应和配位加合反应。
1. 配位置换反应是指在一个配合物中,某个配体被另一个配体所替代的反应。
这种反应常常发生在水溶液中。
以[MLn]为例,其中M代表金属离子,L代表配体,n代表配位数。
在配位置换反应中,一个或多个配位位点上的配体被取代,形成新的配合物。
这种反应通常发生在配合物与其他物质(如酸、碱等)接触时。
2. 配位加合反应是指在一个配位底物中,一个或多个配体与其发生反应,形成一个新的配合物。
这种反应通常涉及到两个或多个配体的加合。
配位加合反应有助于增加配体的配位数,从而改变了配位底物的结构和性质。
三、配位反应的应用配位反应在化学、药学、材料科学等领域中具有广泛的应用。
以下是几个配位反应的应用实例:1. 催化剂:很多催化剂中都含有金属配合物。
这些配合物通过配位反应与反应底物发生作用,从而加速反应速率。
催化剂的配位反应通常涉及到同一金属离子上的不同配位位点。
2. 药物:金属配合物也被广泛应用于药物设计中。
通过合理的选择和设计配体,可以调控金属离子与目标生物分子之间的相互作用,实现特定的药效。
化学反应机理的配位化学反应配位化学反应是化学反应机理中的一种重要类型,它涉及到配合物的形成、转化和分解过程。
配位化学反应的研究对于理解化学反应机理、探索新化合物的合成途径以及应用于催化剂等领域具有重要意义。
本文将从配位化学反应的基本原理、机理解析以及应用方面进行详细阐述。
一、配位化学反应的基本原理配位化学反应基于配位键的形成、断裂和重排。
在这些反应中,一个或多个配体(通常是无机或有机配体)与中心金属离子结合,形成配合物。
与配体的选择和数目不同,配合物的性质和结构也会发生相应的变化。
配位化学反应的基本原理可以通过以下几个方面来说明:1. 配体与中心金属离子的结合:配体通常是具有富电子性质的分子或离子,它通过配位键与中心金属离子结合。
常见的配体包括氯离子、氨分子、水分子等。
配体的化学性质和结构对配位化学反应的速率和产物有重要影响。
2. 配合物的形成:当配体与中心金属离子结合时,形成了配位键。
配位键通常是由配体的配位原子与中心金属离子的空位轨道相互作用形成的。
配位键的强弱取决于配体和中心金属离子之间的相互作用力。
3. 配合物的转化和分解:配位化学反应不仅包括配合物的形成过程,还包括配合物的转化和分解过程。
例如,配合物可以通过配体的替换反应形成新的配合物;配合物也可以发生分解反应,释放出配体或其他反应产物。
二、配位化学反应的机理解析配位化学反应的机理可以分为两种类型:基于配体的转位反应和中心金属离子的转位反应。
1. 基于配体的转位反应:在这种反应中,一个或多个配体被替换成其他配体。
这种转位反应被称为配体置换反应。
配体置换反应的机理可以通过配体之间的竞争性配位进行解释。
竞争性配位是指两个或多个配体竞争与中心金属离子结合,最终形成具有较强结合能力的配合物。
2. 中心金属离子的转位反应:在这种反应中,中心金属离子被替换成其他金属离子。
这种反应被称为金属离子的转位反应。
金属离子的转位反应可以通过金属离子之间的电子转移或配体之间的电荷转移进行解释。
第七章配位聚合一、名称解释配位聚合:指单体分子首先在活性种的空位处配位,形成某些形式(d -n )的配位络合物。
随后单体分子插入过渡金属(Mt)-碳(C)中增长形成大分子的过程,所以也可称作插入聚合。
络合聚合:与配位聚合的含义相同,可以互用。
络合聚合着眼于引发剂有络合配位能力,一般认为配位聚合比络合聚合意义更明确。
定向聚合:也称有规立构聚合,指形成有规立构聚合物的聚合反应,配位络合引发剂是重要的条件。
异构体:分子式相同,但原子相互联结的方式或顺序不同,或原子在空间的排布方式不同的化合物叫做异构体。
构象异构:由单键内旋转造成的立体异构现象。
立体构型异构:原子在大分子中不同空间排列所产生的异构现象。
对映异构:又称手性异构,由手性中心产生的光学异构体R型和S型。
顺反异构:由双键引起的顺式和反式的几何异构,两种构型不能互变。
全同立构:将碳-碳主链拉直成锯齿形,使处在同一平面上,取代基处于平面的同侧,或相邻手性中心的构型相同。
间同立构:若取代基交替地处在平面的两侧,或相邻手性中心的构型相反并交替排列,则称为间同立构聚合物。
全同聚合指数:一致立构规整度的表示方法,指全同立构聚合物占总聚合物的分数。
立构规整度:立构规整聚合物占聚合物总量的百分数。
二、选择题1. 氯化钛是a -烯烃的阴离子配位聚合的主引发剂,其价态将影响其定向能力,试从下列3种排列选出正确的次序( A )A TiCl 3(a Y 3 ) > - TiCl 3-AIEtCI 2>TiCI 4B TiCl 2>TiCI 4>TiCI 3( a Y 3)C TiCI 4>TiCI 3( a, y, 3 ) > TiC2I2. 下列聚合物中哪些属于热塑性弹性体(d 和e)(a) ISI (b)BS (c) BSB (d)SBS (e) SIS3. 下列哪一种引发剂可使乙烯、丙烯、丁二烯聚合成立构规整聚合物?(1) n-C4H9Li/正己烷(2)萘钠/四氢呋喃(3) TiCI 4-AI(C2H5)3 (4) a- TiCI 3-AI(C 2H5) 2CI(5) n -C3H 5NiCI (6) ( n -C4H 7)2Ni4. 下列哪一种引发剂可使丙烯聚合成立构规整聚合物?(D)(A)n-C4H9U/正己烷(B)萘钠/四氢呋喃(C) TiCl 4-Al(C 2出)3 (D) a TiCl 3-Al(C 2H5) 2CI三、简答题1. 聚乙烯有几类?如何合成?结构与性能有什么不同?与生产方法有何关系?答:聚乙烯主要有三类:低密度聚乙烯(LDPE),高密度聚乙烯(HDPE),线形低密度聚乙烯(LLDPE) 。
化学反应中的物质的配位反应化学反应是物质之间发生转化的过程,其中一种重要的反应类型是配位反应。
在配位反应中,中心原子或离子与配体发生相互作用,形成配合物。
这种反应在无机化学和有机化学中都有广泛应用。
本文将介绍化学反应中的物质的配位反应的基本概念、机制和应用。
一、基本概念在化学反应中,物质的配位反应指的是中心原子或离子(通常为过渡金属离子)与配体发生相互作用,形成配位化合物的过程。
配体是能够与中心原子或离子形成配位键的分子或离子,一般通过配位键中的一个或多个孤电子对与中心原子或离子形成配位键。
配合物由中心原子或离子与配体通过配位键形成,并且具有稳定的化学性质。
二、机制配位反应的机制可以分为取代反应和加成反应两种。
1. 取代反应(substitution reaction):在取代反应中,一个或多个配位体被其他配位体所取代,形成不同的配合物。
这类反应通常涉及配体的配位键断裂和形成,配位体之间的位置重新排列。
2. 加成反应(addition reaction):在加成反应中,中心原子或离子接受一个或多个配位体,形成含有新配位体的配合物。
这类反应通常涉及有机配体和无机中心原子或离子之间的配位键形成。
三、应用1. 催化剂:许多配位化合物在催化反应中起到重要作用。
催化剂能够通过与反应物的配位结合,降低反应的活化能,加速反应速率,实现高效的化学转化。
2. 药物设计:配位反应在药物设计和研发中也发挥着重要作用。
利用配位反应可以调控药物的活性、选择性和稳定性,提高药物的治疗效果和安全性。
3. 无机材料:通过选择合适的配位反应可以合成各种无机材料,如金属有机框架(MOFs)、多孔材料和配合物聚合物等。
这些材料具有特殊的结构和性能,广泛应用于催化、吸附分离、气体存储等领域。
4. 生物化学:配位反应在生物化学中也扮演着重要的角色。
例如,铁离子在血红蛋白中与氧气发生配位反应,实现氧气的运输;叶绿素中的镁离子与光合作用中的质子和电子进行配位反应,完成光合过程中的电子传递。