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过渡金属及其化合物

过渡金属及其化合物. 常见过渡金属元素. Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Mo Ru Rh Pd Ag Cd Os Ir Pt Au Hg. Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn

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过渡金属及其化合物

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Presentation Transcript

  1. 过渡金属及其化合物

  2. 常见过渡金属元素 Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Mo Ru Rh Pd Ag Cd Os Ir Pt Au Hg Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 3d14s2 3d24s2 3d24s2 3d54s1 3d54s2 3d64s2 3d74s2 3d84s23d104s1 3d104s2

  3. 常见过渡金属元素的存在形态 Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ti2+ V2+ Cr2+ Mn2+ Fe2+ Co2+ Ni2+ Cu2O Zn2+ Ti3+ V3+ Cr3+ Mn3+ Fe3+ Co3+ Ni3+ Cu2+ TiO2+ VO2+ MnO2 CoO2 VO2+ MnO42- FeO42- CrO42- MnO4-

  4. 常见过渡金属及其化合物的重要性质 1　氧化还原性 过渡金属大多数具有还原性 Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn M－2e- = M2+ -1.63 -1.13 -0.90 -1.18 -0.44 -0.28 -0.26 +0.34 -0.77 高价金属化合物是强氧化剂 Mn3+ Fe3+ Co3+ Ni3+ Cu2+TiO2+ VO2+ MnO2 CoO2VO2+MnO42- FeO42- CrO42- MnO4-

  5. 中间价态金属化合物能发生歧化反应

  6. 今有化学式为Co(NH3)4BrCO3的配合物。 1．画出全部异构体的立体结构。 2．指出区分它们的实验方法。 2　配位性 FeF6 3- Fe(SCN)3 Fe(CN)63- Cu(NH3)42+ AlF63- Ag(NH3)2+

  7. 单齿 配体 多齿 A 配合物的组成 中央体 金属原子、离子 配位体 是含有孤电子对的分子和离子，有离域电子的分子和或 电子。 配位原子 具有孤电子对的原子。如：C、N、O、F、Cl、S等。 NH3、Cl－ 、H2O、 F－ en 、EDTA 、OX 、py 、bipy

  8. B 配合物的分类 单核： [Co(NH3)6]Cl3、 Na[AlF6] 配合物 多核： K2[Re2Cl8]、 [ Cr2O(NH3)10 ] Cl4 简单[Co(NH3)5H2O]Cl3 、Pt (NH3)2 Cl2 配合物 螯合物[Cr(en)3]Cl3 离子[Cu(NH3)4]2+ [Ag(CN)2]- 配合物 分子　Fe(CO)5、[Co(NH3)3Cl3]

  9. C 配合物的价键理论 理论要点： • 配体和中央体之间以配位键结合，形成稳定的配合物。 • 在形成配位键时中央体提供经杂化的空轨道，配体提供孤对电子或离域电子。

  10. [Fe（H2O）6]2＋ sp3d2杂化， 八面体构型，外轨型配合物 [Fe（CN）6]4－　 d2sp3杂化, 　八面体构型，内轨型配合物

  11. 外轨型配合物，中心原子的电子结构不发生改变，未成对电子数多，µ 较大， 一般为高自旋配合物 内轨型配合物，中心原子的电子结构发生了重排，未成对电子数减少， µ 较小， 一般为低自旋配合物B.M. 磁 矩 • 内、外轨型配合物： • 中心原子d1 ~d3型, 有空(n-1)d轨道，d2 ns np3杂　化形成内轨型 • 中心原子d4 ~d7型，视配体的强弱：强场配体,　如CN – CO NO2 –等,易形成内轨型；弱场配体，　如 X –、H2O易形成外轨型 • 中心原子d8~ d10型, 无空(n-1)d轨道，sp3 d2杂化　形成外轨型 外轨型配合物：sp3d2杂化， 轨道能量高，配合物较不稳　　　　　　　定，高自旋。 内轨型配合物：d2sp3杂化， 轨道能量低，配合物稳定，　　　　　　　低自旋。

  12. [Ag(NH3)2]+[Zn(NH3)4] 2+[Ni(CN)4] 2-[AlF6] 3-

  13. D 配合物的异构现象 配位化合物的异构现象 1.结构异构： 原子间连接方式不同引起的异构现象（键合异构，电离异构，水合异构，配位异构，配位位置异构配位体异构） (1)键合异构 [Co(NO2)(NH3)5]Cl2 硝基 [Co(ONO)(NH3)5]Cl2 亚硝酸根 (2) 电离异构 [Co(SO4)(NH3)5]Br [Co Br(NH3)5] (SO4)

  14. (3) 水合异构[Cr(H2O)6]Cl3紫色 [CrCl(H2O)5]Cl2 ·H2O亮绿色 [CrCl2(H2O)4]Cl ·2H2O暗绿色 (4) 配位异构 [Co(en)3][Cr(ox)3] [Cr(en)3][Co(ox)3] 2. 立体异构 (1)空间几何异构 (2)旋光异构

  15. E 配合物的稳定性 中央体相同的配合物： 内轨型配合物＞外轨型配合物 螯合物＞简单配合物 配体相同的配合物 稳定常数大的配合物＞稳定常数小的配合物 配合取代反应 较不稳定的配合物被取代生成较稳定的配合物

  16. 3　水合离子和其他化合物的颜色 Ti2+ （褐色）　　 Ti3+ （紫色）TiO2+ （无色） V2+ （紫色）　　 V3+ （绿色） Cr2+ （蓝色） Cr3+ （绿色 ） CrO42- （黄色 ） Cr2O72- （橙色 ） Mn2+ （肉色） 　Mn3+ （红色） Fe2+ （浅绿） 　Fe3+ （浅紫）

  17. 　例（1999）锇的名称源自拉丁文，原义“气味”，这是由于锇的粉末会被空气氧化为有恶臭的OsO4（代号A，熔点40℃，沸点130℃）。A溶于强碱转化为深红色的[OsO4(OH)2]2–离子（代号B）, 向含B的水溶液通入氨，生成C，溶液的颜色转为淡黄色。C十分稳定。C是A的等电子体，其中锇的氧化态仍为＋8。红外图谱可以检出分子中某些化学键的振动吸收。红外谱图显示C有一个四氧化锇所没有的吸收。C的含钾化合物是黄色的晶体，与高锰酸钾类质同晶。（8分） （1）给出C的化学式。（2）给出A、B、C最可能的立体结构。 OH- NH3 B:OsO4(OH)2 A:OsO4 C:Os O H N C与A为等电子体，C能形成钾的化合物，C存在OsO4中没有的化学键。

  18. 在Cu(NH3)4SO4溶液里通入二氧化硫气体，从溶液里析出一种白色的难溶物A。组成分析证实，A含有铜、硫、氮、氧、氢等元素，而且，摩尔比Cu:S:N=1:1:1；结构分析证实，A的晶体里有两种原子团(离子或分子，结构分析不能直接得知是电中性的还是带电的)，一种呈正四面体(XY4)，另一种呈三角锥体(XY3)；磁性实验表明，A是反磁性物质；A和中等浓度的硫酸反应，放出气体B，析出深色沉淀C，同时剩下天蓝色的溶液D。C是一种常见物质，是目标产品，而且，用此法得到的C是一种超细粉未，有特殊的用途。但上述反应的产率不高。有人发现，若将A和硫酸的反应改在密闭的容器里进行，便可大大提高反应的产率。回答以下问题：在Cu(NH3)4SO4溶液里通入二氧化硫气体，从溶液里析出一种白色的难溶物A。组成分析证实，A含有铜、硫、氮、氧、氢等元素，而且，摩尔比Cu:S:N=1:1:1；结构分析证实，A的晶体里有两种原子团(离子或分子，结构分析不能直接得知是电中性的还是带电的)，一种呈正四面体(XY4)，另一种呈三角锥体(XY3)；磁性实验表明，A是反磁性物质；A和中等浓度的硫酸反应，放出气体B，析出深色沉淀C，同时剩下天蓝色的溶液D。C是一种常见物质，是目标产品，而且，用此法得到的C是一种超细粉未，有特殊的用途。但上述反应的产率不高。有人发现，若将A和硫酸的反应改在密闭的容器里进行，便可大大提高反应的产率。回答以下问题： 写出A的化学式 写出A的生成的化学方程式 写出A和硫酸的反应的化学方程式(配平) 为什么A和硫酸的反应若在密闭的容器里进行能提高C的产率？

  19. 摩尔比Cu:S:N=1:1:1； 一种正四面体，另一种呈三角锥体基团 假设1A：Cu(NH3)SO4 假设2A：Cu(NH4)SO3 是反磁性吗？ 假设1不成立 Cu(NH4)SO3与硫酸反应情况（验证假设2） 2Cu(NH4)SO3＋2H2SO4＝Cu + CuSO4 + 2SO2 ＋(NH4)2SO4＋2H2O

  20. 20世纪80年代，生物无机化学家在研究金属离子与核酸的相互作用机制时，提出某些金属配合物可以作为DNA的探针，如[M(phen)3]Cl2·2H2O，配合物的合成是用MCl3和phen和LiCl在氩气的保护下制得，M属于VIII的元素。已知在配合物[M(phen)3]Cl2·2H2O中，金属M所占的质量百分比为13.4%。20世纪80年代，生物无机化学家在研究金属离子与核酸的相互作用机制时，提出某些金属配合物可以作为DNA的探针，如[M(phen)3]Cl2·2H2O，配合物的合成是用MCl3和phen和LiCl在氩气的保护下制得，M属于VIII的元素。已知在配合物[M(phen)3]Cl2·2H2O中，金属M所占的质量百分比为13.4%。 1－1 写出M的元素符号。写出M原子的外层电子排布式。 1－2 画出[M(phen)3]2＋的结构图。 1－3 [M(phen)3]2＋有无旋光异构体？ 1－4 计算配合物的磁矩。 1－5 在制备配合物的过程中，通入氩气的目的是什么？ 1－6 判断该配合物是否具有颜色。2002年广东省 1-1 Ru 4d75s1 1-2 1-3 有旋光性 1－4

  21. CrCl3、金属铝和CO可在AlCl3的苯溶液中发生化学反应生成一种无色物质A，A又可和P(CH3)3反应，生成物质B，A还可和钠汞齐反应生成物质C，已知A、B、C的元素分析结果如下：CrCl3、金属铝和CO可在AlCl3的苯溶液中发生化学反应生成一种无色物质A，A又可和P(CH3)3反应，生成物质B，A还可和钠汞齐反应生成物质C，已知A、B、C的元素分析结果如下： Cr/％ P/％ C/％ A 23.63 32.75 B 19.39 11.55 35.83 C 21.84 25.23 试写出：(1)结构简式A B C； Cr : C= 1 :6, C:O=1:1， A: Cr(CO)6 有效原子序数（EAN）规则（18电子规则）： 中心原子的价电子数与配位体提供的电子数应等于18： EAN＝an(M) + 2n(L) +2b Cr(CO)6 EAN＝6 + 12 =18 C: Cr : C= 1 :5 O: 33.64% 18.69% Mn2(CO)10 : EAN＝2×7 + 20 +2b ＝38，b= 1

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