当前课程知识点：大学化学 > 第五章 配位化学概论 > 5.3 配合物化学键理论的应用-配合物的几何异构现象 > Video
同学们好
这节课
我们将开始一个新的内容
也就是
配合物化学键的理论应用
在这里
我们会跟大家讨论
配合物的结构
与性能之间的相互关系
首先
通过前面的学习
同学们已经了解了
杂化轨道理论
以及晶体场理论
对于配合物特殊结构的
相关内容的研究
那么这次呢
我们能不能
再从一个新的角度上
来了解一下
配合物这种
复杂多变的结构
与它的性能之间的
相互关系呢
首先 我们来看一下
配合物的异构现象
所谓异构现象是指
我们的分子式相同
而空间结构不同的
这样的化合物
那么 异构呢
往往是以配合物
为主要的体现特征的
当然
一些复杂结构的
有机化合物当中
也有类似的特征
配合物由于配体
与中心离子之间
特殊的作用规律
往往会由于它们的
几何空间
作用的位置的不同
而带来了特殊的
空间位置的效应
这种位置的效应
反映到配合物的性质上
也给我们带来了
耳目一新的结果
我们从配体与中心离子
它们在空间上
相互作用的位置的关系
可以首先来了解一个
基本的概念
就是所谓的
顺式和反式
顺式和反式的异构
是配合物当中
最常见的异构类型
比如
我们以[Pt(NH3)2Cl2]
来讨论顺式和反式
同学们就知道
什么是顺式呢
在这个结构当中
我们看配体一共有两种
既有NH3 也有Cl-
如果
在配体的空间位置上
NH3和NH3靠近
Cl-和Cl-靠近
这种结构就是
我们刚才探讨的
顺式的结构
而同样的
[Pt(NH3)2Cl2]当中
如果我们的Cl-和NH3
处在相对的位置上
它们彼此以中心离子
为对称点
彼此的空间位置呢
是处在远离的
空间位置上
这时候形成的
[Pt(NH3)2Cl2]
按照刚才的命名原则
就应该是反式的
[Pt(NH3)2Cl2]
从物理性质上来看
我们顺式的[Pt(NH3)2Cl2]
它的物理性状是橙黄色
而反式的[Pt(NH3)2Cl2]
是鲜黄色
但是仅有物理性质上面的
颜色的不同
并不是这类化合物的
典型性质不同的代表
如果我们中学里
已经了解过
顺式和反式结构的话
我们也许还记得
顺式的[Pt(NH3)2Cl2]
是我们的抗癌的
明星的药物
所谓的抗癌
也就是说
顺式的这样的
[Pt(NH3)2Cl2]
这当中的两个配体的Cl-
如果与细胞当中的
双螺旋结构的
碱基相遇的时候
[Pt(NH3)2Cl2]的
这样的一个顺式结构当中
会首先脱掉
两个配体的Cl-离子
而与双螺旋结构当中的
N原子
产生更强烈的配位作用
这时候顺式的
[Pt(NH3)2Cl2]的配合物呢
就被构架到
双螺旋结构当中的
碱基当中
我们知道
细胞的再生和分裂呢
是通过我们的
双螺些结构的
分离和重新的配对
而形成这样一个
周而复始的往复过程
如果在双螺旋结构当中
合适的位置上固化了
具有顺式
[Pt(NH3)2Cl2]脱去Cl-的
这样一个新的
配合物的结构
那么毫无疑问
这种双螺旋结构当中的
遗传密码
就会由于
新的配位结构的存在
而产生了改变
而利用这种改变的特性
我们可以在癌细胞的周围
给它提高顺式
[Pt(NH3)2Cl2]的
配合物的浓度
然后可以促使在
双螺旋结构当中
顺式的[Pt(NH3)2Cl2]
通过脱掉两个Cl-离子
而形成
更加稳定的
新的配合物的结构
这种结构的存在呢
就改变了原来癌细胞的
它的遗传的密码
以及碱基配对的
这样一个顺序
就导致了癌细胞
不能按原来的遗传信息
复制出同样的新的细胞
那么癌细胞的繁殖过程
或分裂过程呢
就会被终止
这样终止
就意味着
癌细胞就会随着
生物运动
或者是生命的运行的过程呢
逐渐的凋亡
这样就阻止了
双螺旋结构
它的复制过程
从而导致了
癌组织逐渐逐渐的
从健康组织当中
分离和凋零
所以
顺式的[Pt(NH3)2Cl2]
它具有这样的一个
特殊的碱基配对的特性
利用这个特性呢
人们就可以把它
用作抗癌药物当中的
一个首选的配合物
但是与之相对的
具有鲜黄色的
所谓的我们的反式的
[Pt(NH3)2Cl2]
它在配位过程当中
由于
NH3和NH3相对
Cl-和Cl-相对
就不容易找到
在双螺旋结构当中的
碱基配对的稳定的结构
因而
化学组成相同的反式的
[Pt(NH3)2Cl2]
就没有相应的抗癌药物的
这样一个用途
同样
我们还可以了解
铂的另外一种
配合物当中的
结构异构现象
这种配合物
按照命名原则
我们可以称为
二氨基乙酸根合铂(II)
在这样一个配合物当中
中心离子
实际上是和两个配体
形成的四配的
这样一个配合物
这当中每一个配体
可以形成两个配位键
NH3当中的N
以及我们的氧离子
可以提供弧对电子
与中心离子形成配位结构
同样
依据刚才顺式和反式的
命名原则
当同性的这样的一个
配位的原子
相互处在靠近的位置上时
我们可以把它命名为
顺式的结构
而当相同性质的配位原子
处在以中心离子
为对称中心的相对的位置
也就是远离的
位置上的时候
我们毫无例外的
要把这种结构呢
命名为反式的结构
这是对于四配的这样一种
特殊的配位状态下边
我们的顺式和反式的
一种典型结构的描述
接下来
我们还可以讨论
由不同配体形成的
六配结构当中
特殊的异构现象
比如说
这是一个[CoCl3(NH3)3]的
这样一个配合物的空间结构
在这个结构当中
我们同样出现了
三个同性的配体
在相互靠近的
这样的空间位置上
另外三个NH3
也处在相互靠近的位置上
而这时候由于是
六配的结构
它和刚才四配的当中
还有些许的不同
从命名原则上
像这样的
在空间六配的结构当中
相互靠近的三个配体
它们的命名方式
被命名为面式的结构
而作为我们的三个配体
如果它们是处在
同样的一个垂直的
平面上的时候
那么这个时候
我们就它一个新的命名的规则
叫经式的结构
某种程度上
我们可以看到
这样的三个是处在
这样一个共面的结构上的
而这样的三个呢
是处在
这样一个共面的结构上的
而这个面的命名
更像我们地球上的
经线和纬线的命名当中的
经线的位置
而这个呢
却是一个斜面的
共面的结构的位置
那么同样
如果这时候
配体当中的数量
虽然处在六配位的
八面体结构当中
但是
配体和配体之间的比例变了
刚才我们是三比三
现在变成了二比四
这时候的结构当中
又出现了
它们在相互靠近的位置
还是处在相互以中心离子
为对称中心的
这样一个远离的位置
而这时候的命名原则
就和我们在四配结构当中的
命名原则非常相似了
如果处在相互靠近的结构当中
我们还是以顺式的方式
来命名这个[CoCl2(NH3)4]+
如果处在相对的位置
也就是远离的位置的时候
我们也要毫无例外的
把它命名为
反式的来命名这个[CoCl2(NH3)4]+的配离子
了解了配合物的
异构与性能之间的关系
对我们将来
更好的利用配合物
奠定了一个很好的基础
为了加深大家对配合物
异构与性能之间的关系理解呢
我们这里
再给大家介绍一个
新的异构现象
也就是 配合物当中常见的
旋光异构
所谓旋光异构是指
两个配合物分子的组成
以及分子中各配体
它们所在的位置
都是完全相同的
但是这种相同
却是在空间上互为镜像
而不能够重叠的
我们把这样的异构体
称为一对
对映的异构体
所谓对映的异构体
就像我们的
左手和右手一样
看起来两者是完全相对的
而且它们的形状
也是完全相同的
但是
我们可以把
两只手合到一块
却不可以把一只手
直接平移变成另外一只手
因为它们在空间
就处在相互对映的
这样一种空间的关系上
如果我们从
氨基酸的分子结构当中
来寻找这种
对映体的关系的话
就是最容易发现的
一种异构的对映体
比如说
我们可以看到
氨基和我们的羧基
两者之间
是处在相同的位置上的
但是如果我们考虑
我们的氢 氨和羧基
它们相互之间的位置
在空间上的对映关系的话
我们就像左手和右手一样
它们处在相同的位置
但却不能够完全的重合
或者通过平移来进行复制
这样的异构关系
就称为对映的异构体
有关对映的异构体
在复杂的有机分子和
我们的配合物当中
是非常常见的
一种分子的空间构型的现象
那么具有这样的
一个手性对称的结构
它将来会带给我们
什么样新奇的性质呢
我们可以进一步的看
比如像这样的一个
2-氨基丙酸
也就是我们通常说的丙氨酸
这个结构当中
I和II显然这当中的
氨基和我们的结构当中的
这样的氨基
两者之间是处于
镜面对称的结构
所以 I和II
我们是没有办法通过平移
得到完全的一致的
如果我们把这样的一个结构
旋转180°
变成III的结构
我们可以更清晰地看到
它们处在这个部分的
羧基的位置
空间趋向似乎是一致了
但是处在氨基的位置上面
却是不一致的位置
所以这也就是
所谓的镜像对映体
与我们的空间结构之间的
相互的关系的差异
有关这样的镜像对映体呢
同学们还可以
在以后的学习当中
多加留意 多加观察
可以发现
它们在空间的
这样一种有趣的对称结构
那么更多的同学
可能会关注
这样一个异构体
会有什么样特殊的性质
带给我们呢
那么接下来我们来看
二氯二乙二胺合铑的
这样一个配离子
这当中就出现了
反式的和顺式的结构
在反式当中
就是我们的相同性质的配体
处在以中心离子为对称点的
这样的远离的位置
顺式呢
自然就是处在
相互靠近的位置
那么这时候
我们就发现
在这样的一个
顺式的结构当中
会有左旋和右旋
两种不同的结构
所谓的左旋和右旋
是指我们处在这样的一个
对映体的结构当中
其中的一种对映体
会使我们的偏振光
通过这种物质的时候
产生向左旋转的
这样一种特性
而右旋呢
会使我们的偏振光
产生向相反的方向偏转的
这样一种特性
如果
我们把这种顺式的结构
通过180°的旋转
变成了这样一种结构
我们会发现
左旋和右旋即使在这样的
一个180°旋转以后
两者之间的空间结构
也不能够完全的重合
所以左旋和右旋
对于偏振光的作用呢
就会以它们的这样的
一个配体在空间当中的
相互位置直接相关
为了使大家
进一步的了解
左旋和右旋之间的
差异和联系呢
我们这里跟大家介绍一个
典型的实验
也就是环氧氯丙烷
它的左旋与右旋结构的测定
那么从分子的空间构型上
我们又一次看到了
我们熟悉的呈镜面的
两侧对应的结构
这当中
红色的就是我们的
O的位置
白色的呢
是H的位置
黑色是C的位置
而绿色的是Cl的位置
这两个空间对映体
它们在实际的
环氧氯丙烷当中
是同时存在的
所以
它们对于偏振光的旋光效应呢
会由于它们的加合作用
而不显示出来
但是 如果我们从
常见的环氧氯丙烷当中
通过特殊的化学方法
分离出左旋结构
和右旋结构的
两种不同的对映体的话
我们把它放入到
我们的旋光测试仪当中
我们可以通过
起偏器获得一个偏振光
当偏振光通过装有一定量的
这样的左旋或右旋的
偏光物质的时候
我们就会发现
光线的偏振面
会根据物质的性质的不同
而发生向左或向右的偏转
在我们实际过程当中呢
就是正向和负向的偏转
一般来讲
左旋结构
发生的是负向的偏转
而右旋结构呢
发生的是正向的偏转
有关旋光实验呢
我们通过下边对于
环氧氯丙烷的
旋光特性的测试
这样的一个
具体的实验过程
来加深大家对于
旋光性能的理解
同学们请看
这是一台旋光测试仪
在旋光测试仪当中
我们有起偏器所形成的偏振光
在通过旋光物质以后
根据物质性质的不同
会有一定角度的偏转
在测量之前
我们先用作为溶剂的
二氯甲烷
作为背底测试的
这样一个媒介
将二氯甲烷
放置在特制的
玻璃容器当中
然后按照我们的操作规程
放入旋光测试仪
这时候
由于二氯甲烷
本身没有旋光的特性
我们可以看到
它的偏转角呢
只有0.1°
这时候
就为我们进一步的测试
提供了一个良好的基础
我们把左旋的
环氧氯丙烷呢
放入这样一个仪器当中
进行相同条件下的测试
我们会发现
由于左旋的
特殊的结构特征呢
这时候
偏振面会向负向偏
最大的偏幅可以达到
26.8°
在同样条件下
我们来测量右旋的
环氧氯丙烷
这时候
通过相同条件下的测试比较
我们会发现
由于它的结构对称型
是右旋结构
这时候偏振面呢
会在正方向进行偏转
偏转的幅度是26.77°
更有趣的是
如果我们把正偏和负偏的
两种不同的旋光特性的物质
按照相等的比例
放置在同样的容器当中
进行旋光性能的测试呢
我们会发现一个有趣的结果
这时候
在相同的测试条件下
偏振面的的偏转角度呢
只有0.28°
也就接近于我们背底的
旋转角度
同学们从刚才的
环氧氯丙烷的旋光特性的
测试当中
已经了解了
这种特殊的旋光异构
带给我们有趣的现象
不仅是左旋会向负偏
右旋会向正偏
如果
我们把等比例的
左旋和右旋
把它们放到一块
进行混合以后
我们会发现左旋和右旋
所带来的正偏和负偏
还可以被综合
到我们的背底的
旋转的角度
所以 同学们
通过这样的一个了解
就可以进一步的
掌握旋光特性
可以通过不同的旋光物质
进行不同比例的混合
来调整它们结构之间的差异
所带来的物理性质的变化
这样的手段呢
也被在实际的化学研究和
我们的实际应用当中
作为一个应用的
有效的工具
了解了旋光异构
带给我们的
结构特性
与性质之间的关系
就为我们进一步的
掌握不同结构的配合物
与相关的物理性能
之间的关系呢
开辟了一个新的途径
有关这部分的内容
我们在后续的章节当中
还会不断地为大家
梳理出新的内容
希望同学们
课后针对有关的
结构与性能之间的关系呢
多加了解和多加练习
这节课的内容
我们就介绍到这儿
-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
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-2.1 物质的聚集状态—气体—理想气体与实际气体
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-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
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-2.1 物质的聚集状态—液晶
--Video
-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
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-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
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-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
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-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
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-3.1原子核外电子运动的描述-电子运动的特点
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-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
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-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
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-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
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-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
--Video
-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
--Video
-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
--Video
-4.2 共价键理论—共价键的性质
--Video
-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）
--Video
-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（二）
--Video
-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
--Video
-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
--Video
-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）
--Video
-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（二）
--Video
-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)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-热力学第一定律
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(一)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(二)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-反应进度
--Video
-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)
--Video
-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(二)
--Video
-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）
--Video
-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）
--Video
-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
--Video
-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
--Video
-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
--Video
-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）
--Video
-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（二）
--Video
-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（一）
--Video
-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（二）
--Video
-8.4 催化剂对化学反应速率的影响
--Video
-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）
--Video
-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（三）
--Video
-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）
--Video
-9.2 配位平衡—配合物的解离平衡
--Video
-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
--Video
-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（一）
--Video
-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（二）
--Video
-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
--Video
-10.2 原电池与电极电势—原电池
--Video
-10.2 原电池与电极电势—电极电势（一）
--Video
-10.2 原电池与电极电势—电极电势（二）
--Video
-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）
--Video
-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）
--Video
-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
--Video
-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应的方向性
--Video
-10.4 电极电势的应用—判断元素的氧化还原能力
--Video
-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应进行的程度
--Video
-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（一）
--Video
-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（二）
--Video
-10.4 电极电势的应用—金属的电化学腐蚀与防护
--Video
-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
--Video
-无机元素化学-p区元素
--Video
-无机元素化学-过渡元素
--Video
-生命化学概论-生命有机化合物官能团
--Video
-生命化学概论-生命元素-碳
--Video
-生命化学概论-生命元素-氧
--Video
-生命化学概论-蛋白质
--Video
-生命化学概论-核酸
--Video
-生命化学概论-糖
--Video
-生命化学概论-金属酶与金属蛋白
--Video
-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
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