矩道化学VR课程——配合物

更新时间:2024-05-06 来源:矩道科技 浏览:0

在高中化学课程的学习中,配合物是一个关键性的概念,它与化学键、化学反应、化学平衡等多个知识点紧密相连。通过使用专为高中化学设计的虚拟实验室软件,可以将这些抽象的化学原理以动态的可视化形式展现出来,这不仅丰富了教学内容,也使得教师能够更深入地引导学生进行科学探究。此外,虚拟现实技术的应用在增强物质结构与性质的教学效果、提升学生的学习效率方面起到了显著的推动作用。


配合物是内轨型还是外轨型,主要取决于中心离子/原子的电子构型、电荷数和配位原子的电负性大小。

01

中心离子/原子电子构型

一般来说,形成体电子构型的影响大致分下列三种情况:

(1)具有 d¹⁰构型的离子常形成外轨配键,因为这些离子次外层 d 轨道处于全充满状态只能用外层轨道成键。例如:[Ag(NH₃)₂]⁻、[AgCl₂]⁻、[Au(CN)₂]⁻、[Zn(NH₃)₄]²⁺ 、[ZnCl₄]²⁻等,其中Ag⁺、Au⁺、 Zn²⁺均为 d构型,形成体分别采取 sp或 sp³杂化形成外轨配合物。

Zn原子的核外电子排布,在失去两个电子后价电子为3d¹⁰

(2)具有d¹~d³构型的离子至少可提供2个空的(n-1)d轨道,所以形成内轨配键;例如[Ti(H₂O)₆]³⁺中的Ti³⁺中d轨道只有1个电子,形成d²sp³杂化的内轨配合物。

Ti原子的核外电子排布,失去三个电子后价电子为3d¹

(3)具有 d⁴~d⁸构型的离子既可形成内轨配键,也可形成外轨配键,是内轨配键还是外轨配键取决于与形成体成键的配体的性质。

例如,Ni²⁺的外层价电子构型为 3d⁸。

Ni原子的核外电子排布,失去两个电子后价电子为3d⁸

当与NH₃成键时,Ni²⁺外层的4s与4p轨道构成 sp³杂化轨道,形成外轨配合物[Ni(NH₃)₄]²⁺,空间构型为正四面体。

当Ni²⁺与CN⁻形成配位键时,Ni²⁺的杂化形式为 dsp²,即 3d轨道的2个单电子成对,空出1个空的3d轨道与外层的1个 4s和2个 4p轨道形成 dsp²杂化轨道,CN⁻的孤对电子填入杂化轨道中。因此[Ni(CN)₄]²⁻是内轨型配合物,空间构型是平面四边形。

02

中心离子/原子的电荷

形成体的电荷增多,对配体的电子引力增大,便于进入内层轨道,有利于形成内轨配键。例如,[Co(NH₃)₆]²⁺是外轨型配合物,[Co(NH₃)₆]³⁺是内轨型配合物。

03

配位原子的电负性

这是最为关键的影响因素。电负性大的配位原子吸引电子的能力强,通常不易提供孤对电子,往往只能与形成体的外层轨道形成外轨配键,易形成外轨配合物。

例如,CN⁻和F⁻相比,CN⁻参与配位的C原子电负性较小,F原子电负性较大,前者与Fe³⁺形成内轨型配合物,后者则形成外轨型配合物。



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