如何深入淺出地解釋 配位化合物 ?

時間 2021-05-31 09:46:37

1樓:我就是上官良i

什麼是配位化合物?配位化合物是一種化合方式有別於一般化合物的東西,首先我們需要了解一般的化合物。

一般情況下多個原子通過得失電子形成化學鍵才能構成化合物,原子周圍都有電子,而只有那些一對兒一對兒的電子才是穩定電子,單獨的電子都是不穩定的。所以乙個原子中單獨的電子就會迫切和另乙個原子中的單獨電子結合,這樣一來,兩個原子的電子都成對兒了,它們就穩定下來了。這個過程中,兩個原子各提供了乙個電子,然後結合到一塊兒,這就相當於一對情侶搭伙過日子,兩人都要出一部分生活費。

這是氧原子的電子簡圖,很不幸,裡面有兩個單獨的電子。

於是兩個氧原子合成氧氣

這裡乙個氧原子有四個成對兒的電子,兩個單獨的電子。兩個氧原子就把各自的兩個單獨電子讓出來配對,形成共價鍵。於是中間那四個電子是共用的,每個氧原子都擁有八個電子了。

當乙個原子最外層上所有的位置都有電子,且電子都是一對兒一對兒的,那才算大功告成。

比如說一氧化碳

比如說二氧化碳

一般搭伙過日子的都是如此,這就稱之為共價鍵。當然也有妻管嚴,就稱之為離子鍵。

如圖,左側為氯化鈉,右側為氯化銨。

氯化鈉中,鈉只有乙個單獨電子;而氯除了乙個單獨電子外,還有剩下的三對兒電子。

於是人多勢眾的氯就把鈉唯一的電子都搶走了,鈉只好把第二層電子掏出來,雖然鈉和氯仍然成為化合物,二者都擁有八個電子,看似穩定,但實際上所有的電子都更靠近氯。

至於氯化銨,氮是個風流浪子,它在外找了四個氫原子。氮自身有五個電子,兩個成對兒了,剩下三單獨電子。而氫原子只有乙個單獨電子,於是和三個氫原子結合形成了氮氣,此時氮湊夠了八個電子,且均已成對兒。

但是如果氮仍舊想和氯過日子,它就會找到第四個氫原子,把這個氫原子唯一的電子送給了氯,這樣一來,氯帶走了新成對兒的電子,也有了四對電子。

也就是說在離子鍵裡,電子多的一方會把一對新配對的電子全部帶走。當然這種貌合神離的婚姻都是不牢靠的,所以離子化合物一般都很容易溶解在水裡,此時陰陽離子就會分開。

知道了這些之後,我們也就不難理解另一類配對方式——配位。

不難理解,就是兩個原子,一方提供了全部電子,而另一方只需要空出位置就可以。

其中提供電子的稱為配體,接受電子的稱為中心原子,這樣的化合物就稱之為配位化合物。如圖

配位化合物結構一般很複雜。一般呈現為八面體和四面體結構,而中心原子一般為金屬。我們以鋁為例子解釋配位現象。

假設鋁原子是中心原子,它本來擁有三個單獨電子,可以和氯原子結合形成名為三氯化鋁的三價化合物。

按理說此時雙方都已經穩定了,因為電子都配對了。但是鋁是個特殊的原子,因此三氯化鋁還會形成下面的結構。

也就是說氯原子把多出來的一對電子拿出來交給鋁原子。同理,如果把氯原子換成其他的化合物,會形成其他的配位化合物。例如下面這個化合物。

鋁有三個單獨電子,此時正好有三個帶著甲酸的苯環靠了過來,甲酸中的氫離開後,同樣留下了三個單獨電子,於是二者結合形成三個離子鍵。

但苯環的甲酸基鄰位還有個酚羥基-OH,它的氧原子本來有六個電子,其中四個電子已經成對了,剩下兩個單獨電子也已經和碳和氫結合了,也就是八個電子都成對兒了,是個穩定結構。

但是此時的氧原子身邊的電子太多了,人滿為患了,而鋁原子身邊有大量的空位,於是氧就會把一對電子交給鋁,形成了三個配位鍵。

這樣的結構還有很多:

最常見的配合物就是水合物了,

比如五水硫酸銅

這裡銅原子為中心原子,銅原子本來和兩個硫酸根形成了離子化合物,但水分子仍舊把氧原子多餘的電子拿出來交給銅,就形成了水合物。

針對這一現象,價鍵理論認為,配體提供的一對電子進入了中心離子的空軌道,使得配體與中心離子共享這兩個電子。

配位鍵的形成經歷了三個過程:激發、雜化和成鍵。簡而言之就是,由於二者距離太近,軌道混雜在一塊,形成了新的軌道,配體的一對兒電子在能量的激發下進入軌道,成為了二者共有的配位鍵。

除了價鍵理論之外,晶體場理論與配位場理論也對此做了補充。

配位化合物在生產生活中應用也比較多,因為配合物在不同環境下會發生化學或物理變化,顏色也會發生改變,因此可以用於指示劑。

生產中可以用於催化,提取金屬。

生物方面可以通過配合物來製備絡合物。

醫療領域可以緩解重金屬中毒。

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