高中化学虚拟现实课堂——价键理论的优点

更新时间:2023-10-27 来源:矩道科技 浏览:0


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配合物的价键理论不仅较好地说明了配合物的空间构型,也合理地阐明了配合物的许多性质。

01

配合物的稳定性

虽说配离子在溶液中都有较高的稳定性,但不同的配离子其稳定性大小是有差别的。例如 [FeF₆]³⁻和[Fe(CN)₆]³⁻,中心离子相同,且都是配位数为6的正八面体型配离子,而前者的稳定性不如后者。

Fe原子的核外电子排布,在失去三个电子后价电子为3d⁵

按价键理论的观点,这种差别正好与形成配离子的配位键型相关。[FeF₆]³⁻中的配位键为外轨配键,而[Fe(CN)₆]³⁻中的配位键为内轨配键。

类似的,[Ni(CN)₄]²⁻比[Ni(NH₃)₄]²⁺更稳定。

Ni原子的核外电子排布,失去两个电子后价电子为3d⁸

显然,内轨配键由于使用次外层(n-1) d轨道杂化成键,其能量低于次外层轨道的能量。由此可见,配位数相同的配子,一般内轨配合物要比外轨配合物稳定。

02

配合物的磁性

物质的磁性可用磁矩μ进行量度,μ的单位为玻尔磁子,用符号B.M.表示。通过实验测定配合物的磁矩,可了解配合物的磁性。例如,实验测得 K₃[FeF₆]、K₃[Fe(CN)₆]两种配合物的磁矩分别为 5.90 B.M.和2.0 B.M.。两种配合物磁性强弱明显不同。

究其原因,这是由于物质的磁性与物质中电子的自旋运动有关。若配离子结构中所有电子均已成对,正、逆方向自旋的电子所产生的磁效应刚好相互抵消,此时磁矩μ=0,磁矩为0的物质称为抗磁性物质。

反之,若配离子结构中存在未成对电子,则物质必表现为顺磁性,磁矩>0,而且磁矩的大小与未成对电子的数目有关。配合物磁性的测定是判断配合物结构的一个重要手段。

根据磁学理论,磁矩可用下式近似计算:

式中,n 是物质中未成对电子数。

比如,[FeF₆]³⁻的磁矩为5.90 B.M.,带入可得n约等于5,说明[FeF₆]³⁻中应有5个未成对电子,是外轨型配合物;[Fe(CN)₆]³⁻的磁矩为2.0 B.M.,可知其中应只有1个单电子,说明采取d²sp³杂化,3d轨道只有一个单电子。这与我们之前的理论结果相符合。由此可见,配合物的价键理论能较好地解释配合物的磁性。



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