当前课程知识点：大学化学 > 第五章 配位化学概论 > 5.2 配合物的化学键理论-配位学说 > Video
同学们好
下边我们开始
一节新的内容的学习
那么这一节呢
我们将和大家一起学习
配合物的化学键理论
首先 我们来了解
关于配合物
最早的理论学说
也就是
配位学说它的发展历程
因为在19世纪
人们就发现了一个
非常有趣的现象
许多组成看起来像
离子化合物的这样的结构
当它们在水中进行
离解反应的时候
却发现
原来预期的阴离子和阳离子
并没有按照
它们的组成比例出现
这种现象和我们前边了解的
离子化合物
在溶液当中的离解现象
有明显的不同
这也就是人们认识配合物的
最初的学术的出发点
在总结了大量
有关这类特征的
物质的离解的行为基础上呢
瑞士科学家维纳
提出了这类的化合物看起来
它们与我们普通的
离子化合物之间的行为
有明显的解离行为的不同
是因为这类的化合物
被称为配位化合物
配位化合物的结构当中
不再像简单的
阴阳离子之间的结合
而是分为了内界和外界
在这些配合物结构当中
化学键也有了
新的不同的特性
一般来讲
在外界与内界之间
这样的化学键的特性呢
与我们的阴阳离子之间的作用
非常的相似
因此
内界和外界之间的化学键
被称为主价
而在内界
由中心离子和配体离子之间
所形成的副价呢
却是带有方向性的化学键
有关配合物的
它的结构与化学键的认识呢
为人们后边
进一步地揭开配位化合物
它的结构
与物理性能之间的关系呢
奠定了良好的基础
在维纳的基础上
20世纪初
鲍林首先
从分子结构的价键理论出发
构建了配合物的
新的价键理论
这一价键理论
就为我们揭示
配合物的空间结构与
它们的核外电子
特别是价电子之间的关系呢
奠定了一个良好的理论基础
后经人们不断地修正和补充呢
形成了
现代配合物的价键理论
这个理论的核心
是指配合物的
中心离子与配体之间
形成了一种特殊的价键结合
这也就是
维纳在他的配位学说当中
关于副价的特性的表述
一般来讲
中心离子和配体之间
是通过
配位原子的孤对电子与
中心离子的空轨道之间
相互重叠
两者共享该电子对
而形成了
我们一种全新的化学键
我们给它命名为配位键
这里我们不难发现
由于配位原子的
孤对电子的原子轨道
与中心离子的空轨道
发生重叠
因此
配位键本质上呢
也是一种特殊的共价键
配位键的形成条件
也就是说
配体可以提供孤对电子
而中心离子呢
要具备相应的空轨道
这就是配位键形成的
最基本的两个条件
我们从典型的配体
与中心离子之间的
相互空间的位向关系上
更容易去了解
配体提供孤对电子
与中心原子或中心离子
所提供空轨道
这样一个彼此之间的
相互的位向关系
比如说
在配体与中心离子
形成1：2
这样的一个配位结构的时候
我们会发现
两个配体
NH3分别与Cu+
这样一个中心离子之间
形成了一个直线型的分子
从前边杂化轨道理论的
基本知识
我们就可以知道
这样直线型的轨道
往往是通过sp杂化
而形成的这样的一个
分子的线性结构
在Cu+离子和NH3形成的
这样的一个配离子结构当中
NH3当中的N原子
会提供一对孤对电子
而Cu+离子呢
会通过sp杂化
形成两个直线型的
180°交角的sp杂化轨道
两个sp杂化轨道
分别接收来自两个配体的
N原子的孤对电子
从而形成了这样一个
直线型的线性配合物
同时
对于FeF3来说
中心离子铁
以sp2杂化的方式
形成了夹角为120°的
一个平面三角型的结构
在这个结构当中
3个sp2杂化轨道
互成120°的夹角
提供空轨道
而我们的F-离子呢
提供孤对电子与中心离子
形成了
平面夹角为120°的
这样一个平面三角型的
配位结构
同学们有了我们的
杂化轨道的基础知识以后
这时候我们再来看
这样的一个
平面结构的形成
这样一个三角形之间的
120°的夹角
我们就变得非常的容易了
那么 利用杂化轨道理论呢
我们还可以探究
更为复杂的
配合物的空间结构
比如说
我们对于[Ni(CN)4]2-
这样一个配离子
它的空间构型呢
是一个平面的正方形
键角之间的夹角呢 是90°
这种空间的构型
在我们以往的
杂化轨道理论当中
是比较少接触的
但是 这样的一个空间构型
它背后的杂化类型
是怎么样的呢
它是通过什么样的方式
来形成这样
90°的平面的夹角呢
这也是我们需要通过
杂化轨道理论
跟大家解析的
一个新的配位型的结构
[Ni(CN)4]2-配离子的
这样一种结构
是我们这里要跟大家介绍的
一种全新的结构
也就是
内轨型的配合物结构
所谓内轨型的配合物
是指配体的孤对电子
是填入到中心离子的
内层杂化轨道
所形成的配合物
内层与外层
通过前续我们学习
价层电子结构的
这样的一些
特殊的变化规律
已经为我们建立起了
这样的一个原子轨道
在空间排列的先后次序的
一个基本的概念
这里呢
我们就要进一步地
利用这些概念
帮我们解析
相应的空间构型
比如说
对于[Ni(CN)4]2-
这样的一个配离子来讲
首先
两价的中心离子Ni2+离子
它的d轨道上
一共有8个电子
这8个电子在受到CN-
这样的一个
强配体的作用的时候
会发生它的内层d轨道的
两个成单的电子
自旋方向的改变
而形成了一个成对的电子
这时候
空出来的一个d轨道
就会和相应的外层的
4s和4p轨道当中的
另外3个轨道
共同组成了
4个新的dsp2杂化轨道
dsp2杂化轨道
和我们前续所了解的
sp、sp2和sp3杂化轨道
都不相同
原因是
这当中出现了
d轨道的参与的成分
这个d轨道呢
它是来源于
次内层的3d轨道当中的
自旋电子的方向的改变
从而
形成了新的电子的配对
而空出了其中的一个
次内层的3d轨道
这个3d轨道再与
外层的4s和4p轨道
相互组合
所形成的新的杂化类型
在每一个dsp2
杂化轨道当中
都会含有
四分之一的d轨道
四分之一的s轨道
和四分之二的p轨道的成分
它们是简并的
这样4个简并的轨道呢
在空间呈现平面的
90°交角的
这样一个空间的构型
它接受相应的
CN-当中的C原子
提供的孤对电子以后呢
就会形成这样的一个
配位的结构
所以dsp2杂化轨道
为我们提供了
平面正方形的配位结构的
一个理论的解释
这个模型呢
也为我们解释
强场配体作用下
[Ni(CN)4]2-配离子
它的空间构象的
一个最基本的特征
像CN-这样当中
以C来配位
或是在我们的NO2-当中
以N来配位的
这样一些
具有电负性较低的
强场配体
它们在与中心离子
发生相互作用的时候
是比较容易给出孤对电子的
因而
这样的孤对电子呢
就会作用于中心离子的
内层的d轨道
从而使d轨道的
电子的排布
发生重排
电子会挤入少数轨道
空出的d轨道
再与外层的
s和p轨道发生杂化
形成新的简并轨道
自旋平行的d电子数目的减少
就会使它的磁矩降低
有的时候甚至会使
我们的成单电子消失
而变成完全的
反磁性的物质
这类配合物
由于当中的
成单电子数量的减少
因而被称为低自旋配合物
低自旋配合物
也是人们研究反磁性物质的
一个重要的突破口
在后续我们介绍
晶体场理论的时候
还会跟大家讨论
什么时候
电子会进入高自旋轨道
什么时候
电子会选择
待在低自旋的轨道
以哪种方式来进行
我们的空间配位
就决定了
最后我们的配合物的
磁性的特性
了解了[Ni(CN)4]2-
我们还可以进一步地来探讨
配合物数相同
中心离子相同的情况下
[Ni(NH3)4]2-
它的空间构型
由于NH3是一个中性的分子
它的电负性
又和我们的CN-有所不同
当NH3以4个配位数这样的方式
与中心离子发生
相互轨道的重叠的时候
我们发现它的结构
却是一个空间的
四面体结构
这时候的配位
是怎么样形成
这样一个空间四面体的结构
又与什么样的
杂化类型相关呢
这样的四面体结构
与刚才的
平面正方形的结构
有明显的不同
它的不同在于
我们的中心离子与配体之间
配位数相同的情况下
配体的性质发生了变化
与CN-相比
NH3是一个中性的分子
当中性分子当中N原子
它所带的孤对电子
作用于中心离子的
低轨道的时候
对于内层的影响就不再体现
而我们的中性配体呢
只与中心离子的外层的
4s轨道与4p原子轨道
发生重叠
为了形成孤对电子
与空轨道之间的重叠
首先
中心离子要形成
4个简并的sp3杂化轨道
这样的杂化轨道当中呢
每一个简并的轨道
都含有四分之一的s组分和
四分之三的p组分
它们在空间上呈
109°28′的这样一个夹角
这种结构也延续了
CH4的典型的空间结构特征
所以从这里
我们可以了解到
中心离子相同
配位数相同
但是由于配体的性质不同
它们的空间构型
也会截然地不同
有关这节课呢
我们就先介绍到这
下节课我们会继续
通过杂化轨道理论
跟大家介绍更多
关于复杂配合物
它们的空间构型
与杂化结构之间的相互关系
-1.1 不一样的大学化学
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-1.2 化学体系的建立
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-1.3 应该了解的化学
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-1.4 课程学习的必要准备
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-第一章 绪论--第一章 习题
-2.1 物质的聚集状态—物质的相与相变
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—理想气体与实际气体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—实际气体的状态方程
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—单晶多晶与非晶结构；晶体的宏观性质
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—晶体的对称性
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子体
--Video
-2.1 物质的聚集状态—液晶
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-2.1 物质的聚集状态—等离子、液晶与平板显示技术
--Video
-2.2 溶液的性质—溶液的特点与分类
--Video
-2.2 溶液的性质—气体、液体和固体的溶解
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—饱和蒸气压降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—稀溶液的沸点升高
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—溶液的凝固点降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性— 溶液的渗透压
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—反渗透现象
--Video
-第二章 物质的聚集状态与溶液的性质--第二章习题
-3.1原子核外电子运动的描述-原子结构理论的发展
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-核外单电子运动的量子化模型
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-电子运动的特点
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道- 电子运动的波函数与原子轨道
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道-量子数的取值与原子轨道
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-3.2电子运动的波函数与原子轨道-自旋量子数的取值原则
--Video
-3.3核外电子排布-多电子原子核外电子运动的描述
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-3.3核外电子排布-基态原子核外电子的排布
--Video
-3.4元素周期律-元素周期律与元素周期表
--Video
-3.4 元素周期律-元素性质的周期性
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-3.4元素周期律-电子结构与元素性质
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-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 小论文
-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 习题
-4.1 离子键理论—离子键理论
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-4.1 离子键理论—离子键价键构型
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-4.1 离子键理论—离子半径与离子晶体的结构
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-4.2 共价键理论—经典路易斯理论
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-4.2 共价键理论—现代价键理论
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-4.2 共价键理论—共价键的性质
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道的理论要点
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（一）
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（二）
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-4.3 杂化轨道理论—不等性杂化轨道理论
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-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）I
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-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）II
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道的建立
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道能级图
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-4.5 分子轨道理论-异核双原子分子和离子
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-4.6 分子间作用力-分子的极性
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-4.6 分子间作用力-分子间作用力
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-4.7 氢键
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-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 小论文
-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 习题
-5.1 配合物的基本特征-配合物的形成
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-5.1 配合物的基本特征-配合物的命名规则
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-5.2 配合物的化学键理论-配位学说
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-5.2 配合物的化学键理论-配合物价键理论
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-5.2 配合物的化学键理论-晶体场理论
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-5.3 配合物化学键理论的应用-配合物的几何异构现象
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（一）
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（二）
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-第五章 配位化学概论--第五章 习题
-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-热力学第一定律
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-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-反应进度
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-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(二)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(二)
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-6.2 化学平衡-可逆反应与平衡常数
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-6.2 化学平衡-化学平衡的规则
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-第六章 化学反应中的能量变化与化学平衡--第六章 习题
-7.1 自发过程与自发反应（一）
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-7.1 自发过程与自发反应（二）
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵与Entropy
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-7.2 熵与热力学第二定律—热力学第二定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—热力学第三定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—孤立系统熵判据
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（一）
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（二）
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-7.4 吉布斯自由能的判据—标准吉布斯自由能的计算
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-7.4 吉布斯自由能的判据—反应方向的标准吉布斯自由能判据
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-7.4 吉布斯自由能的判据—非标准状态下自发反应方向性的判据
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-7.4 吉布斯自由能判据—吉布斯-亥姆霍兹方程
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（二）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（二）
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-第七章 化学反应的方向--第七章 小论文
-第七章 化学反应的方向--第七章 习题
-8.1 化学反应速率-化学反应的方向与反应速率
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-8.1 化学反应速率-化学反应速率的表示方式
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（一）
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（二）
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-一级反应速率方程
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-二级反应速率方程
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-温度对化学反应速率的影响
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（二）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（二）
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-8.4 催化剂对化学反应速率的影响
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-第八章 化学动力学基础--第八章 习题
-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（一）
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-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（二）
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-9.1 酸碱平衡—水的解离平衡
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（一）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（二）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（三）
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-9.1 酸碱平衡—同离子效应
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（一）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（二）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（三）
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-9.2 配位平衡—配合物的解离平衡
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-9.2 配位平衡—配合物解离平衡的移动
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积常数
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（一）
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（二）
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-第九章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡--第九章 习题
-10.1 氧化还原反应方程式配平
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-10.2 原电池与电极电势—原电池
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（一）
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（一）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电极电势的影响
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应的方向性
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-10.4 电极电势的应用—判断元素的氧化还原能力
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应进行的程度
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（一）
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（二）
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-10.4 电极电势的应用—金属的电化学腐蚀与防护
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-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 小论文
-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 习题
-无机元素化学-s区元素
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-无机元素化学-p区元素
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-无机元素化学-过渡元素
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-生命化学概论-生命有机化合物官能团
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-生命化学概论-生命元素-碳
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-生命化学概论-生命元素-氧
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-生命化学概论-蛋白质
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-生命化学概论-核酸
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-生命化学概论-糖
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-生命化学概论-金属酶与金属蛋白
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-生命化学概论-药物
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-第十一章 元素与生命化学概论--第十一章 习题
-纳米科学与化学-自然界中的纳米现象
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-纳米科学与化学-微观结构与仿生
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-纳米科学与化学-纳米结构的观察
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-纳米科学与化学-纳米结构与特殊浸润性
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-化学与材料-材料科学领域中的化学问题
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-化学与材料-正渗透与水处理技术
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-化学与材料-相变材料（一）
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-化学与材料-相变材料（二）
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-化学与材料-范德华力与二维材料
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-第十二章 化学与现代科学--第十二章 习题
-大学化学期末考试
