或者复合体中一个粒子周围最近的粒子数叫做配位数 。配位数的概念存在于配位化学和结晶学中 , 其定义是不同的 。配合物中的配位数是指直接与中心离子(或原子)配位的原子数 。在结晶学中,配位数指的是晶体中一个原子周围与其距离相同的最近邻的数量 。晶体中的配位数是指一个离子周围最近的异电离子的数目 。判断高、中期配合物或晶体中配位数的方法可以总结如下 。
第一 , 各种典型配合物配位数的判断
1.配位数可以等于中心离子(或原子)与配位原子形成的配位键数,也可以等于配体数 。
如[Ag(NH3)2]NO3,[Ag(CN)2]- , [Cu(NH3)4]SO4,[Cu(H2O)4]2,
在[Zn(NH3)4]2,[Zn(CN)4]2-,K3[Fe(SCN)6],[Fe(CN)6]3-,[FeF6]3-等配合物或配位离子中,中心离子和配体的数目以及配位原子形成的配位键数目都相等,其中Ag离子的配位数为2 。
一般规律:一般配合物的配位数可以用中心离子电荷数的两倍来计算 。
再如Ni(CO)4、Fe(CO)5、Cr(CO)6等羰基化合物中Ni、Fe、Cr原子的配位数分别为4、5、6 。[Co(NH3)4(H2O)2]Cl2和[CrCl(H2O)5]Cl2中Co2离子和Cr3离子的配位数为6 。
说明:羰基化合物中的中心原子是电中性的 , 这类配合物的配位数可以通过化学式直接判断 。Co2和Cr3离子的电荷数分别是2和3,但它们的配位数是6 。所以配合物的配位数不一定是由中心离子(或原子)的电荷数来判断的 。
2.当中心离子(或原子)与多价配体配位时 , 配位数可以等于配位原子的数目,但不是配体的数目 。
比如[Cu(en)2]中的en是乙二胺(NH2CH2CH2NH2)的缩写,属于双基配体 。每个乙二胺分子有两个N原子与Cu2配位,所以Cu2的配位数是4而不是2 。
3.当中心离子(或原子)同时与配位键共价结合时,配位数不等于配位键的键数 。
比如[BF4]-、[B(OH)4]-、[AlCl4]-、[Al(OH)4]-等配位离子 , B和Al原子都缺少电子,它们形成的化学键既有共价键又有配位键 。配位键的数目不等于配位键的数目 , 配位数都是4 。
再比如Al2Cl6中Al原子的配位数(如下左图所示)是4 。
如钴酞菁的结构(如下右图所示),钴离子的配位数为4 。
4.当中心离子(或原子)与不同量的配体配位时,其配位数是不确定的 。
例如,随着配位离子SCN-浓度的增加,中心离子Fe3和SCN-的配位数可为1~6: [Fe(SCN-)n]3-n (n=1~6) 。
注:中心离子的配位数与中心离子和配体的性质有关(如电荷数、体积大小、电子层结构等 。),以及它们之间的相互作用和络合物的形成条件(如浓度、温度等 。).配合物的配位数从1到14不等,最常见的是4和6 。
二、各种典型晶体中配位数的判断
1.最密堆积晶体的配位数都是12 。
比如金属晶体中有两种最密堆积:面心立方最密堆积A1和六方最密堆积A3 。
面心立方密排A1(如图),
对于铜、银、金是典型的,因为所有周围的原子都与该原子形成金属键 。基于立方体的面心原子分析,上、中、下三层有四个配位原子,所以配位数为12 。
六角密堆积A3(如图所示),
典型的Mg、Zn和Ti被表示 , 因为所有周围的原子与该原子形成金属键 。基于六方晶胞的面心原子分析,上、中、下层分别有3、6、3个配位原子,所以配位数为12 。
再比如分子晶体中的干冰(如下图所示) 。
根据立方体面心CO2分子分析,上、中、下三层共有4个CO2分子,所以配位数为12 。
2.体心立方堆叠晶体的配位数是8 。
如金属晶体中的体心立方堆积A2(如图所示),
典型的对于Na , K , Fe,因为立方体八个顶点的原子与体心原子形成金属键,所以配位数是8 。
另一个例子是CsCl型离子晶体(如下所示) ,
在CsCl晶体中,每个离子在立方体的8个顶点上被带相反电荷的离子包围,Cl-离子和Cs离子的配位数为8 。或者分析一个大立方体的面心Cs离子,上下两层分别有4个Cl-离子,配位数为8 。
注:每个Cl-(Cs)离子周围有6个距离相等、靠得很近的Cl-(Cs),上下左右前后各有2个Cl-(Cs),不是真正的配位数 。因为它们是等电离子 。
3.面心立方堆积晶体的配位数为6 。
例如NaCl型离子晶体(如下所示),
在NaCl晶体中,每个离子在八面体的六个顶点上被带相反电荷的离子包围,Cl-离子和Na离子的配位数为6 。
注:上、中、下三层各有12个Cl-(Na)离子等距且靠近,不是真正的配位数 。因为它们是等电离子 。
另一个例子是金属晶体中的简单立方堆叠(如图所示),
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