[Cu(NH3)4]2+是平面正方形构型吗？
时间:2024-08-17 08:52 来源:未知 作者:化学自习室 点击:次 所属专题： 配合物结构 铜的配合物
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在高中化学教科书中对[Cu(NH3)4]2＋这样叙述：研究表明，在硫酸铜溶液中加入过量的氨水，溶液中生成了一种深蓝色的复杂离子[Cu(NH3)4]2＋，在[Cu(NH3)4]2＋中Cu2＋位于[Cu(NH3)4]2＋的中心，4个NH3分子位于Cu2＋四周(如图)。
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图[Cu(NH3)4]2＋的结构
在教学中不少教师为了解释[Cu(NH3)4]2＋的构型，根据正方形构型的分子(或离子)的中心体应是dsp2杂化，错误地认为[Cu(NH3)4]2＋的中心离子Cu2＋在形成配合离子时采取了dsp2杂化。
其实，在硫酸铜溶液中加入过量的氨水，溶液中生成的一种深蓝色的复杂离子不是[Cu(NH3)4]2＋，而是[Cu(NH3)4(H2O)2]2＋，[Cu(NH3)4]2＋仅是[Cu(NH3)4(H2O)2]2＋的简略写法。之所以可以将[Cu(NH3)4(H2O)2]2＋简写成[Cu(NH3)4]2＋，这需要了解六配位的过渡金属配合物的构型畸变现象，即姜－泰勒效应。
1937年，姜(H.A.Jhn)和泰勒(E.Teller)根据能量最低原理指出：在对称的非线性分子中，如果有一个体系的基态有几个简并能级，则是不稳定的，体系一定要发生畸变，使一个能级降低，以消除这种简并性。
正八面体配合物是最典型的配合物。八面体配合物的中心原子在六个配位体的作用下，其s轨道和p轨道因其对称性而不发生能级分裂，而d轨道根据轨道的不对称性而分裂为dxy、dyz、dzx三重简并轨道和dz2与dx2－y2二重简并轨道两个能级组(其中心原子的d轨道能级变化如图)。
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图中心体 d轨道在不同场中的分裂情况
他们认为，d电子层没有充满电子的中心原子的非线性分子，若轨道是简并的，其几体构型不稳定。其分子必定发生畸变，使简并度降低。例如，cu2＋为d9电子构型，其电子可按两种方式：(dz2)1(dx2－y2)2或(dz2)2(dx2－y2)1，第一种排布方式和d10构型比较，相当于在轴上少了一个电子，这样减少了在z轴上的中心原子的d电子对配位体上配位电子的排斥作用，z轴上的配位体的配位原子与中心原子形成的配位键的键长变短，其几何构型为一压扁的八面体。第二种排布方式和d10构型比较，相当于在dx2－y2轨道上比d10构型少了一个电子，这样减少了xy平面上中心原子的d电子对配位体上配位电子的排斥作用，xy平面上的配位体的配位原子与中心原子形成的配位键的键长变短，形成的配合物其几体构型为一拉长的八面体。
[Cu(NH3)4(H2O)2]2＋就是一个拉长的八面体的构型。由于NH3的配位能力比H2O强，2个H2O分子位于z轴上，4个NH3分子位于Xy平面上，与Cu←NH3配位键相比较，Cu←OH2配位键键能小，键长较长，因而[Cu(NH3)4(H2O)2]2＋常简写成[Cu(NH3)4]2＋。
参考文献
[1]J.S.格里菲斯.过渡金属离子理论[M].上海：上海科学技术出版社，1965.[2]董淑华，赵军.浅谈影响八面体构型畸变的因素[J].沈阳教育学院学报，2002(01).
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