10.5.3 晶体场理论(3)慕课视频播放-无机化学-MOOC慕课视频教程-柠檬大学

同学你好

这节课我们讲晶场理论的第三部分

前两节课我们讲了晶场理论里面

低轨道的分裂以及D轨道分裂的影响因素

还有晶场理论如何解释

配合物的磁性

晶场理论还能解释配后的什么性质

我们说第一个我们要解释配合物为什么能够稳定存在

配偶能够稳定存在

在晶场理论明

认为一方面

是由于静电的相互作用所构成的

另一方面

是由于产生了晶体场稳定化能

就在这儿叫CFSE

那么它的定义是什么

就是说以求对称长为零点

当轨道分裂之后

电子会进行重排

就像刚才我们说过的那样

那么电子重排之后

就会从降低的轨道上里边获得额外的能量

那么这部分能量叫做晶体场稳定化能

那么它的计算方式就是我们把轨道降低的

这里面的电子数乘上降低的这个DQ值

然后

再加上能量比较高

轨道上的电子数乘上这个轨道上升的能量值

然后

它的单位是DQ

那么这就是晶体场稳定化能的计算公式

那么具体的实际中去的话

实际上是这样的

我们可以看到D1D2D3这三种情况

我们说没有不同的排布

所以他们的晶场分裂能

然后引起的这个晶场稳定化能都是一样的

我们看第一个电子

由于在低轨道里边有一个电子

它是-4

所以它就是-4DQ第二个-8

第三个-12

那么到第四个的时候就两种排布方式

第一种是排到比较高的能级上去

就是弱场情况

那么它上升了六个

所以就-6

那么第二种情况它继续排在D轨道上去

所以它就是-16

那么再往D5D6D7一样

我们看到对于弱场配体来讲

它最后有一个等于0的过程

但对于强场过程来讲

它最后一个稳定化能最大的时候

是-24个DQ那么当到D8D9D10的时候

他们又是弱场情况和强场情况都一样

那么它都有能量的降低

那么通过这个表我们可以看出来

晶场稳定化能总是有的

最少它是没有变化

就相当于是零

那么无论是强场配体

还是弱场配体都有晶场稳定化能

那么只不过在强场配体和弱场配体里面

在这几种状态下

它是有不同之处的

那么这个就构成了配合物稳定性的一部分

那么晶场稳定化能与什么有关系

它与这三个有关系

第一个D电子的数目

刚才我们那个表里面就列出了

这不同的D电子数的时候

它晶体往外化能的大小

第二个是配体的相对强弱

就是弱场情况和强场情况

第三个情况就是晶体场的类型

那么正八面体场比较大

而正四面体场比较小

那么晶体场化能里边

它能给出的能量仅占配合物总量量大约5%到10%

但是

他是晶场理论的核心之一

为什么这么说

因为实际上大多数配合物它的稳定性相近

那么它相差的也就是5%和10%

就能决定了它的很多性质

说很多性质

那么我们这里给出的这个具体的量的大小是这样的

就是说像Ti的这个配合物

它的水和热大概是四千八百千焦

但是它的这个 O那么就是251

那么如果按照最大的这种情况

那么就是这这是十个DQ

那么我们也就是500多个千焦每摩尔

那么跟原来的这个4000多来讲

也就是百分之十几的这么一个值

但是这百分之十几却影响了配合物的稳定性

那么这个就是我们说晶场理论

对于配合稳定性的影响

下面我们再看一下

晶场理论怎么解释这个磁性的

那么这个

我们前面讲过了

所以这里面我们只是看一下就可以了

最后一个我们要解释配合物的颜色

刚才我们说我们之所以要学习晶场理论

是因为晶场理论可以解释配合物的颜色

那么他是怎么解释

他是这样解释的

他说配合物的颜色是由什么引起的

是由于D轨道分裂之后

从比较低能级的低轨道电子跃迁到高能级上去

那么这个要吸收能量

那么这部分能量的大小刚好落在了可见光的范围

所以这样的话

吸收了一部分能量

然后

使得我们观察到的配合物就具有了颜色

所以我们说吸收的这个光子

它的频率与分裂能的大小有关

这是一个

第二个

就是配合物颜色的深浅与

这个跃迁的电子的数目有关

就是电子越多的话这个颜色会越深一些

那么注意配合物的颜色的话

它是在光学上是一种进组类型的这个跃迁

所以它的颜色

通常比较浅

那么也就是我们现在通常所说的

那种小清新的那种颜色

下面我们就看一下一个具体例子

就是这个配合物

那我们看到的配合物的这个颜色

是一个是个什么颜色

是个紫色的

那么紫色是怎么看到的

就是我们来的光

入射的光是白色的

但是经过这个配合物之后

我们看到就变成紫色了

那么它为什么变成紫色

那么通过物理的光学

我们知道这是一个我们叫做

互补颜色的一个色圈

那么它对应的颜色就是什么

是吸收的颜色和这个显示的颜色

那么比如我们是这个紫色

如果我们看到的紫色实际上吸收的是这种黄色

如果我们看到这个溶液是黄色

它吸收的就是紫色

那么通过这个我们可以看出来

这个它吸收的是黄色的光

那么这里面是它的吸收光谱

这个是光谱

我们说这个颜色

那我们看到它吸收的绝大多数

应该是黄色的光这一部分

所以我们就说这个是由于什么造成的

就是由于是在配合物里边

dd电子跃迁所造成的

那么这两个跃迁它吸收光的频率

刚好落在了黄色的范围内

那么通过这个我们还可以

计算晶场稳定化能是97千焦每摩尔

所以我们通过这么一个例子

就是说这个可以一个解释颜色

另外一个可以通过这个来计算

这个晶场的稳定化能

那么我们最后再看一下

就是说如果不同的配体

我们会同样的金属离子

我们会看到不同的颜色

这是由于什么造成的

这是我们说由于这个不同的配体

它的分裂能不一样

所造成的

我们看

那么它的分裂能比较小

所以它显示什么颜色是氯的颜色

那么它吸收的什么光是红色的光

然后我们再看这个六氰合铬

它显示出是黄色的颜色

那么它吸收什么

紫色的光

那么我们同学想一下

是红色的光能量更大

还是紫色光更大

都知道是紫色光增大

因此我们说这个分裂能也更大一些

所以这个解释配合物的颜色解释得十分清楚

而且

就是说不同的情况也能分别给出不同的解释

这就是这节课我们要讲授的内容

无机化学课程列表：

第1章物质的聚集状态

-1.1 物质的聚集状态和分压定律

--1.1.1 物质的聚集状态和分压定律

--第1.1节讨论应用理想气体状态方程的时候应注意哪些问题

--第1.1节测试物质的聚集状态和分压定律

-1.2 稀溶液的依数性

--1.2.1 稀溶液的依数性(1)

--1.2.2 稀溶液的依数性(2)

--第1.2节讨论为什么讨论稀溶液的依数性时将溶质限定为难挥发非电解质

--第1.2节测试稀溶液的依数性

-第1章测试物质的聚集状态

-第1章课件物质的聚集状态

第2章化学热力学基础

-2.1 化学热力学基本概念

--2.1.1 化学热力学基本概念

--第2.1节测试化学热力学基本概念

-2.2 化学反应热效应

--2.2.1 化学反应热效应

--第2.2节测试化学反应的热效应

-2.3 化学反应热效应计算

--2.3.1 化学反应热效应计算

--第2.3节讨论为什么温度对焓变和熵变影响很小

--第2.3节测试化学反应热效应计算

-2.4 化学反应方向判据

--2.4.1 化学反应方向判据

--第2.4节讨论吉布斯自由能变的求算方法有哪些

--第2.4节测试化学反应方向判据

-第2章测试化学热力学基础

-第2章课件化学热力学基础

第3章化学反应速率与化学反应平衡

-3.1 影响化学反应速率的因素

--3.1.1 影响化学反应速率的因素

--第3.1节测试影响化学反应速率的因素

-3.2 化学反应速率理论

--3.2.1 化学反应速率理论

--第3.2节讨论有人说根据反应方程式可以直接写出速率方程，这种说法对吗？

--第3.2节测试化学反应速率理论

-3.3 化学平衡理论

--3.3.1 化学平衡理论

--第3.3节测试化学平衡理论

-3.4 化学平衡移动

--3.4.1 化学平衡移动

--第3.4节讨论标准平衡常数与经验平衡常数的区别

--第3.4节测试化学平衡移动

-第3章测试化学反应速率与化学反应平衡

-第3章课件化学反应速率与化学反应平衡

第4章酸碱平衡

-4.1 酸碱理论

--4.1.1 酸碱理论

--第4.1节讨论阿雷尼乌斯电离理论、酸碱质子理论和酸碱电子理论各有什么优缺点？

--第4.1节测试酸碱理论

-4.2 水的电离平衡

--4.2.1 水的电离平衡

--第4.2节测试水的电离平衡

-4.3 弱酸弱碱平衡

--4.3.1 弱酸弱碱平衡

--第4.3节测试弱酸弱碱平衡

-4.4 盐水解平衡

--4.4.1 盐水解平衡

--第4.4节测试盐水解平衡

-4.5 缓冲体系

--4.5.1 缓冲体系

--第4.5节讨论人体血浆中有哪些缓冲系统，最重要的是哪一个？

--第4.5节测试缓冲体系

-第4章测试酸碱平衡

-第4章课件酸碱平衡

第5章沉淀-溶解平衡

-5.1 溶度积常数

--5.1.1 溶度积常数

--第5.1节测试溶度积常数

-5.2 溶度积常数与溶解度换算关系

--5.2.1 溶度积常数与溶解度换算关系

--第5.2节测试溶度积常数与溶解度换算关系

-5.3 溶度积规则

--5.3.1 溶度积规则

--第5.3节讨论溶度积规则用途是什么？怎么理解？

--第5.3节测试溶度积规则

-5.4 影响沉淀生成因素

--5.4.1 影响沉淀生成因素

--第5.4节测试影响沉淀生成因素

-5.5 分步沉淀

--5.5.1 分步沉淀

--第5.5节测试分步沉淀

-5.6 沉淀溶解

--5.6.1 沉淀溶解

--第5.6节测试沉淀溶解

-5.7 沉淀转化

--5.7.1 沉淀转化

--第5.7节测试沉淀转化

-第5章讨论人体中有沉淀溶解平衡吗？举例说明

-第5章测试沉淀-溶解平衡

-第5章课件沉淀-溶解平衡

第6章氧化还原平衡

-6.1 原电池

--6.1.1 原电池

--第6.1节测试原电池

-6.2 电极电势

--6.2.1 电极电势

--第6.2节测试标准电极电势

-6.3 Nernst方程

--6.3.1 Nernst方程

--第6.3节讨论电池反应和电极反应的能斯特方程有什么异同点？

--第6.3节测试电极电势Nernst方程

-6.4 电极电势的应用

--6.4.1 电极电势的应用(1)

--6.4.2 电极电势的应用(2)

--第6.4节讨论怎么解释单质银不能从盐酸溶液中置换出氢气，但可从氢碘酸中置换出氢气

--第6.4节测试电极电势应用

-6.5 元素电势图及其应用

--6.5.1 元素电势图及其应用

--第6.5节测试元素电势图及其应用

-第6章测试氧化还原平衡

-第6章课件氧化还原平衡

第7章原子结构与元素周期律

-7.1 玻尔氢原子模型

--7.1.1 玻尔氢原子模型

--第7.1节测试玻尔氢原子模型

-7.2 波粒二象性

--7.2.1 波粒二象性

--第7.2节测试波粒二象性

-7.3 薛定谔方程

--7.3.1 薛定谔方程

--第7.3节测试薛定谔方程

-7.4 四个量子数

--7.4.1 四个量子数

--第7.4节测试四个量子数

-7.5 波函数角度分布图

--7.5.1 波函数角度分布图

--第7.5节讨论波函数角度分布图上的正、负号有什么含义

--第7.5节测试波函数角度分布图

-7.6 多电子原子结构

--7.6.1 多电子原子结构

--第7.6节测试多电子原子结构

-7.7 元素性质的周期性变化

--7.7.1 元素性质的周期性变化

--第7.7节讨论说说电离能和电子亲合能的变化趋势，其中有哪些特例

--第7.7节测试元素性质的周期性变化

-第7章测试原子结构与元素周期律

-第7章课件原子结构与元素周期律

第8章分子结构

-8.1 现代价键理论

--8.1.1 现代价键理论

--第8.1节测试现代价键理论

-8.2 杂化轨道理论

--8.2.1 杂化轨道理论

--第8.2节讨论 sp、sp2、sp3杂化轨道的成键能力的大小次序？

--第8.2节测试杂化轨道理论

-8.3 价层电子对互斥理论

--8.3.1 价层电子对互斥理论

--第8.3节测试价层电子对互斥理论

-8.4 分子轨道理论

--8.4.1 分子轨道理论

--第8.4节测试分子轨道理论

-第8章讨论为什么说杂化轨道理论和价层电子对互斥理论存在互补关系

-第8章测试分子结构

-第8章课件分子结构

第9章晶体结构

-9.1 晶体结构

--9.1.1 晶体结构

--第9.1节测试晶体结构

-9.2 金属键理论与金属晶体

--9.2.1 金属键理论与金属晶体

--第9.2节测试金属键与金属晶体

-9.3 离子键与离子晶体

--9.3.1 离子键与离子晶体

--第9.3节测试离子键与离子晶体

-9.4 离子极化理论

--9.4.1 离子极化理论

--第9.4节讨论离子极化对无机化合物的颜色产生什么影响

--第9.4节测试离子极化理论

-9.5 分子间力与分子晶体

--9.5.1 分子间力与分子晶体

--第9.5节测试分子间力与分子晶体

-9.6 氢键

--9.6.1 氢键理论

--第9.6节讨论氢键的存在对水的性质有哪些影响

--第9.6节测试氢键

-第9章测试晶体结构

-第9章课件晶体结构

第10章配位化学基础

-10.1 配位化合物组成及命名

--10.1.1 配位化合物组成及命名

--第10.1节讨论为什么螯合物会更稳定

--第10.1节测试配位化合物组成和命名

-10.2 配合物解离平衡

--10.2.1 配合物解离平衡

--第10.2节测试配合物解离平衡

-10.3 配合物解离平衡的移动

--10.3.1 配合物解离平衡的移动

--第10.3节测试配合物解离平衡移动

-10.4 配合物的化学键理论-杂化轨道理论

--10.4.1 配合物的化学键理论(1)

--10.4.2 配合物的化学键理论(2)

--第10.4节测试配合物的化学键理论-杂化轨道理论

-10.5 配合物的晶体场理论

--10.5.1 晶体场理论(1)

--10.5.2 晶体场理论(2)

--10.5.3 晶体场理论(3)

--第10.5节测试配合物的晶体场理论

-第10章讨论为什么大多数金属水合离子有颜色，但是锌离子、银离子无色

-第10章测试配位化学基础

-第10章课件配位化学基础

第11章氢和稀有气体

-第11章课件氢和稀有气体

-第11章测试氢和稀有气体

第12章碱金属和碱土金属

-第12章课件碱金属和碱土金属

-第12章测试碱金属和碱土金属

第13章硼族、碳族和氮族元素

-第13章课件硼族、碳族和氮族元素

-第13章测试硼族、碳族和氮族元素

第14章氧族元素和卤素

-第14章课件氧族元素和卤素

-第14章测试氧族元素和卤素

第15章过渡元素

-第15章课件过渡元素

-第15章测试过渡元素

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