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[Cu(NH3)4]2+是平面正方形构型吗?

来源:未知作者:化学自习室 点击: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(NH 3 ) 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(NH 3 ) 4 ] 2+ ,在[Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ 中Cu 2+ 位于[Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ 的中心,4个NH 3 分子位于Cu 2+ 四周(如图)。 图[Cu(NH 3 ) 4 ]

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[Cu(NH3)4]2+是平面正方形构型吗?

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)。


[Cu(NH3)4]2+是平面正方形构型吗?

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)。

[Cu(NH3)4]2+是平面正方形构型吗?

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).

(责任编辑:化学自习室)
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