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配位数、配体数、配位键数一定相等吗?

说明:本文介绍了配位化合物的基本概念和构成要素,包括中心离子/原子、配体、配位键和外界离子。解释了配位体的定义、特征以及单齿和多齿配位体的区别。阐述了配位数的计算方法,即中心离子周围配位原子的总数。同时,介绍了配体数和配位键数的计算,强调了配位键数等于配位数。

什么是配位化合物?

配位化合物是中心离子或原子通过配位键结合一定数目的配位体,即提供孤对电子的分子或离子,形成的稳定化合物,配位化合物也叫配合物

核心构成

1.中心离子/原子:通常是过渡金属离子,如Cu²⁺、Fe³⁺、Co³⁺,也可以是主族金属离子,如Al³⁺或中性原子,如Ni、Fe,核心是提供空轨道接纳电子对。

2.配体:与中心离子结合的分子或离子,如NH₃、H₂O、CN⁻、EDTA等,必须含1个及以上“配位原子”,如N、O、C、Cl⁻等,能提供孤对电子。

3.配位键:连接中心离子与配体的特殊共价键,电子对仅由配体单方面提供,中心离子提供空轨道共享,是配合物稳定存在的关键。

4.外界离子:若配位单元,即中心离子+配体,带电荷,会与相反电荷的离子结合维持电中性,这部分离子为外界离子,如[Cu(NH₃)₄]SO₄中的SO₄²⁻。

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什么是配位体?

配离子或配位分子中,位于中心离子或原子周围,与中心离子或原子以配位键结合的分子或负离子称为配位体。配位体的特征是能提供孤对电子。配位体中,直接与中心离子或原子结合的原子称为配位原子。配位原子均含有未键合的孤对电子,它是电子对的直接供给者。

配位数、配体数、配位键数一定相等吗?

如果在配位体中只含有一个配位原子,如NH3、CN-等,则称为单齿配位体;含有两个或两个以上的配位原子,同时与一个中心离子结合的配位体,称为多齿配位体,如乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)。多齿配位体与中心离子能形成具有环状结构的配合物,称为螯合物。

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常见的单齿配位体:

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常见的多齿配位体:

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配位原子如果具有不只一对孤对电子时,也可以同时键合两个中心原子生成双核配合物。联结两个中心原子的配体称为桥联配体或桥联基团,简称桥基。含有两个或两个以上中心原子的配合物,称为多核配合物。

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什么是配位数?

配位数指的是中心离子或原子周围,直接通过配位键结合的配位原子的总数。

配位数的计算核心是“配体数×配体齿数”,关键在于判断配体的“齿数”,即每个配体含有的配位原子数,具体步骤:

(1)确定配体类型:区分单齿配体,齿数=1、多齿配体,齿数≥2;

(2)计算各类配体的配位原子贡献:单齿配体贡献=配体数×1,多齿配体贡献=配体数×齿数;

(3)求和得到配位数:总配位数=各类配体的配位原子贡献之和。

常见配体的齿数参考:

单齿配体,齿数=1:NH₃、H₂O、Cl⁻、Br⁻、CN⁻、SCN⁻,仅1个原子配位;

双齿配体,齿数=2:en,乙二胺,2个N原子;C₂O₄²⁻,草酸根,2个O原子;

六齿配体,齿数=6:EDTA,乙二胺四乙酸,2个N原子+4个O原子。

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配位数计算示例:

示例1:[Fe(CN)₆]³⁻,六氰合铁离子;配体:CN⁻,单齿,齿数=1,配体数=6,配位数=6×1=6;

示例2:[Cu(en)₂]²⁺,二乙二胺合铜离子;配体:en,双齿,齿数=2,配体数=2,配位数=2×2=4;

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什么是配体数?

配体数的计算无需复杂推导,核心步骤只有3步:

(1)拆分配位化合物:从化学式中分离出“配位单元”和“外界离子”;

(2)识别配体成分:配位单元中,除中心离子或原子外的所有分子或离子,均为配体;

(3)统计配体个数:相同配体合并计数,不同配体分别计数后求和,得到配体数。

配体数计算示例:

示例1:[Ag(NH₃)₂]Cl,氯化二氨合银;配位单元:[Ag(NH₃)₂]⁺,中心离子Ag⁺,配体NH₃,2个,配体数=2。

示例2:[Cu(en)₂]SO₄,硫酸二乙二胺合铜;配位单元:[Cu(en)₂]²⁺,中心离子Cu²⁺,配体en,乙二胺,2个,配体数=2。

配位数、配体数、配位键数一定相等吗?

什么是配位键数?

配位键数的计算是三者中最简单的,核心规律的是:配位键数=配位数。

原因很明确:1个配位原子只能与中心离子形成1个配位键,配位键的数量完全由配位原子的数量决定。因此,只要算出配位数,就直接得到了配位键数,无需额外复杂计算。

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(责任编辑:化学自习室)
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