普通化學(xué)輔導(dǎo)：配位化合物常見問題

　　1. 請問晶體場穩(wěn)定化能的實際意義是什么?它在晶體場理論中有什么作用?

　　答：晶體場穩(wěn)定化能是指體系(d1-d9)在不同靜電場中由于能級分裂所獲得的穩(wěn)定化能量或能量下降值。它可以簡單直觀地幫助我們了解d軌道的相互能量關(guān)系和電子在其中的排布情況。由于分裂能可以從光譜數(shù)據(jù)得到，因此可以進一步得到CFSE。

　　另外，我們在考慮問題時經(jīng)常用能量高低來判斷過程的方向，CFSE也可以告訴我們在新的環(huán)境里體系是否可以獲得新的穩(wěn)定化能量。

　　2. 那么，“在新的環(huán)境里體系是否可以獲得新的穩(wěn)定化能量” 如何通過CFSE判斷?

　　答：當電子填入分裂的d軌道時，有的電子填入下層軌道，使體系能量下降;有的填入上層，使體系能量上升。整體結(jié)果，體系能量保持恒定(例如全滿)或略有下降。

　　3. 今天老師在課堂上講的配位平衡與電化學(xué)平衡時講到的例題,在使用能斯特方程的時候,對數(shù)符號里的[cu2+],是怎樣轉(zhuǎn)化成Ks的負一次方的,是不是還少了一銅氨絡(luò)合離子的濃度?盼望指教!

　　答：由于求標態(tài)電極電勢，所以電極反應(yīng)中所有物質(zhì)量均為標態(tài)。所以NH3和銅氨絡(luò)離子的濃度都是1。所以由Ks的定義可知[Cu2+] = 1/Ks。

　　4. 中學(xué)中基團都是中性的，即不帶電荷。但講配位時，硝基，羥基為什么都帶上了電荷?

　　答：根據(jù)化學(xué)命名法，基團都帶有一個或幾個單電子，如甲基，-CH3;亞甲基，-CH2-。但是配位鍵不同于共價鍵。我們需要注意的是，配位鍵是配體提供一對電子給中心離子。那么配體經(jīng)常會帶負電荷，有負電荷的配體有更好的給出孤對電子的能力。

　　關(guān)于硝基與亞硝酸根的區(qū)別，我們知道它們的差別是配位原子不同，前者是N，后者是O。這是他們命名的差別所在。在有機化學(xué)中的硝基都是以N成鍵，盡管這時的硝基不帶電荷。

　　關(guān)于羥基和氫氧根，它們的區(qū)別在于成什么鍵。如果是離子鍵，應(yīng)當叫氫氧根;如果成配位鍵，則應(yīng)叫羥基，因為這時羥基上氧原子提供一對電子給中心離子。過渡元素的氫氧化物大多是配合物。

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　　5. 還是搞不懂?。?/P>

　　為什么電子軌道的x,y,z軸要按配體的方向決定呢?難道d層軌道會隨外界影響而改變方向?

　　答：我們知道：自然界最基本的規(guī)律是“能量最低原理”。因此，d軌道的最佳方向也就是體系能量最低的結(jié)構(gòu)。晶體場理論的核心是配體對d軌道的靜電排斥。所以，5個d軌道的排布就是在滿足軌道成6個鍵的基礎(chǔ)上，其它軌道最大遠離配體方向。所以，把x軸和y軸放在配體方向上就可以令其它三個d軌道獲得穩(wěn)定化能量(CFSE)，因此是一個合理的結(jié)果。上述結(jié)果已經(jīng)得到了分子軌道理論的證實。

　　對于晶體場理論來說，它的初衷是解釋配合物的磁性和顏色，它只考慮靜電場中軌道能量的上升和下降，而不考慮成鍵。按照一般的化學(xué)鍵圖像，CFT把dz和dx2-y2兩個軌道對準6個配體顯然是不合理的，這是因為兩個d軌道不能形成6個化學(xué)鍵。因此，用晶體場描述配合物成鍵是不準確的。從MO理論我們知道，八面體配合物采用sp3d2或d2sp3雜化，從而與配體形成6個配位鍵。所以，盡管CFT有其不合理之處，但是它仍可以用于簡單的判斷和預(yù)測。甚至有的教科書中把更嚴謹?shù)呐潴w場理論稱為晶體場的MO理論。

　　關(guān)于坐標系的方向，我們知道現(xiàn)實世界中并不存在一個獨一無二的直角坐標系。因此，坐標系可以任選。各個軌道相互間的方向是確定的，而把它們放在哪一個坐標系中，取決于它的環(huán)境或體系的能量。

　　6. 軌道不會隨配體改變方向，他們應(yīng)該是互相影響，向最低能量的方向組合，所以才會有不同的形狀的場，這樣理解對嗎?

　　答：基本正確。

　　但是，當一個中心原子形成配合物時，我們很難講中心原子的軌道是否隨配體而發(fā)生變化，因為我們可以把一個原子放在無數(shù)個方向不同的坐標系中而不影響它的性質(zhì)。更技巧的說法是：雙方共同找到一個能量最低的構(gòu)型。

　　比如，當配體圍繞中心呈四面體排布時，中心原子為sp3雜化，直角坐標的三個軸垂直穿過四面體的每個棱。當配體呈八面體排布時，中心原子采用sp3d2雜化，直角坐標的三個軸分別穿過兩個處于對位的配體。因此中心原子軌道的雜化形式和方向都與配體的個數(shù)和排布有關(guān)。從這種意義上也可以說，中心原子的軌道發(fā)生了轉(zhuǎn)動。

　　7. 中學(xué)所講的“配位鍵”用大學(xué)的理論如何解釋?

　　答：我不是特別清楚中學(xué)的配位鍵是怎么定義的。也許是按照價鍵理論定義的。價鍵理論引入配位鍵的目的是在畫分子結(jié)構(gòu)時，使每個原子周圍保持八隅體結(jié)構(gòu)。但是這個配位鍵并不能反映分子中真正的電子排布情況，它只是在價鍵理論適用的范圍內(nèi)有助于解釋分子結(jié)構(gòu)。