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晶体场理论和配合物

快捷方式: 差异相似杰卡德相似系数参考

晶体场理论和配合物之间的区别

晶体场理论 vs. 配合物

晶体场理论(Crystal field theory,首字母縮略字:CFT)是配位化学理论的一种,1929-1935年由汉斯·贝特和約翰·凡扶累克提出。它以过渡金属配合物的电子层结构为出发点,可以很好地解释配合物的磁性、颜色、立体构型、热力学性质和配合物畸变等主要问题,但不能合理解释配体的光谱化学序列和一些金属有机配合物的形成。 晶体场理论将配位键看成纯离子键,着眼于中心原子的d轨道在各种对称性配位体静电场中的变化,简明直观,结合实验数据容易进行定量或半定量的计算。但在实际配合物中,纯离子键或纯共价键都很罕见,目前配合物的结构理论兼有晶体场理论和分子轨道理论的精髓,称之为配位场理论。. 配位化合物(coordination complex),--,包含由中心原子或离子与几个配体分子或离子以配位键相结合而形成的复杂分子或离子,通常称为「配位单元」。凡是含有配位单元的化合物都称做配位化合物。研究配合物的化学分支称为配位化学。 配合物是化合物中较大的一个子类别,广泛应用于日常生活、工业生产及生命科学中,近些年来的发展尤其迅速。它不仅与无机化合物、有机金属化合物相關聯,并且与现今化学前沿的原子簇化学、配位催化及分子生物学都有很大的重叠。.

之间晶体场理论和配合物相似

晶体场理论和配合物有(在联盟百科)27共同点: 原子轨道姜-泰勒效应三苯基膦一氧化碳乙二胺亚硝酸盐分子轨道理论八面體光谱化学序列硝酸盐硫氰酸盐离子简并草酸盐过渡金属配合物配位场理论配位键配體氟化物氢氧根氧化态氯化物氰化物水分子

原子轨道

原子軌域(atomorbital;atomic orbital),又稱軌態,是以數學函數描述原子中電子似波行為陳藝菁、張祖辛,,國科會高瞻計畫資源平台。2010年12月11日查閱。。此波函數可用來計算在原子核外的特定空間中,找到原子中電子的機率,並指出電子在三維空間中的可能位置。「軌域」便是指在波函數界定下,電子在--空間出現機率較大的區域。具體而言,原子軌域是在環繞著一個原子的許多電子(電子雲)中,個別電子可能的量子態,並以軌域波函數描述。 現今普遍公認的原子結構是波耳氫原子模型:電子像行星,繞著原子核(太陽)運行。然而,電子不能被視為形狀固定的固體粒子,原子軌域也不像行星的橢圓形軌道。更精確的比喻應是,大範圍且形狀特殊的「大氣」(電子),分布於極小的星球(原子核)四周。只有原子中存在唯一電子時,原子軌域才能精準符合「大氣」的形狀。當原子中有越來越多電子時,電子越傾向均勻分布在原子核四周的空間體積中,因此「電子雲」越傾向分布在特定球形區域內(區域內電子出現機率較高)。 在原子物理學的運算中,複雜的電子函數常被簡化成較容易的原子軌域函數組合。雖然多電子原子的電子並不能以「一或二個電子之原子軌域」的理想圖像解釋,它的波函數仍可以分解成原子軌域函數組合,以原子軌域理論進行分析;就像在某種意義上,由多電子原子組成的電子雲在一定程度上仍是以原子軌域「構成」,每個原子軌域內只含一或二個電子。.

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姜-泰勒效应

姜-泰勒效应(英文:Jahn-Teller effect,简称JTE),有时也被称为姜-泰勒变形,描述了基态时有多个简并态的非线性分子的电子云在某些情形下发生的构型形变。分子发生几何构型畸变的目的是降低简并度,从而稳定其中一个状态。姜-泰勒效应主要出现在金属的配合物中,特别是某些金属染料的着色过程。 为了消除简并,八面体配合物将会沿着轴向(也就是z轴)扭曲。这一现象发生在有d轨域的金属络合物中。而简并性是在电子占据不同简并的轨道却可能有相同或相近的能量时产生。 配体的作用类似路易斯碱,可以给金属提供电子,过渡金属通过d轨道和配体发生相互作用形成含d轨道的金属配合物。八面体配合物中,6个M-L键的长度相等。 八面体配合物中,5个d轨道可以分成两类,t2g(包括轨道 dxy, dzx 和 dxy)以及 eg (包括轨道 dz2 和 dx2-y2)。t2g 和 eg 轨道的能量分别是相同的(就是说 t2g 三个轨道的能量是相同的,eg 以此类推),其中 eg 轨道的能量比 t2g 轨道的要高一些。ΔO(配体场分裂参数)用于具体的能量差。在 ΔO 比电子成对能大的配合物中,电子倾向于成对,电子按能量从低到高的顺序占据d轨道。在这样一种低自旋的态中,t2g 轨道被占据满了后电子才会去占据 eg 轨道。而在高自旋配合物中,ΔO 比电子成对能小,eg 轨道中的每个轨道在 t2g 轨道中的任一个占满两个电子之前将分别占据一个电子。 在八面体配合物中,姜-泰勒效应在奇数个电子占据 eg 轨道时最常为被我们观察到。如,低自旋配合物中金属上的电子为7或9时(也就是 d7 和 d9)或有有一个单 eg 电子的高自旋配合物,d4。因此 d9 构型的Cu(II) 配合物常会出现姜-泰勒效应,比如本应为正八面体构型,但实际上为伸长(或缩短)八面体构型的 2+ 离子。 需要注意的是姜-泰勒效应并不能预测变形的方向,只能预测存在一个不稳定的构型。 在试验上,姜-泰勒效应可以通过无机化合物的紫外-可见光谱来研究和解释。 姜-泰勒效应在有机化学中也有应用。.

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三苯基膦

三苯基膦,分子式(C6H5)3P,白色固体,是磷化氢的三苯(苯、甲苯、二甲苯)取代物。主要表现为还原性和亲核性。在有机合成中有相当广泛的应用。.

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一氧化碳

一氧化碳,分子式CO,是無色、無嗅、無味的无机化合物氣體,比空氣略輕。在水中的溶解度甚低,但易溶于氨水。空气混合爆炸极限为12.5%~74%。 一氧化碳是含碳物质不完全燃烧的产物。也可以作为燃料使用,煤和水在高温下可以生成水煤气(一氧化碳与氢气的混合物)。有些現代技術,如煉鐵,還是會產生副產品的一氧化碳。一氧化碳是可用作身體自然調節炎症反應的三種氣體之一(其他兩種是一氧化氮和硫化氫)。 由于一氧化碳与体内血红蛋白的亲和力比氧与血红蛋白的亲和力大200-300倍,而碳氧血红蛋白较氧合血红蛋白的解离速度慢3600倍,当一氧化碳浓度在空气中达到35ppm,就会对人体产生损害,會造成一氧化碳中毒(又称煤气中毒)。 雖然一氧化碳有毒,但動物代謝亦會產生少量一氧化碳,並認為有一些正常的生理功能。.

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乙二胺

乙二胺(作為配體時簡稱為en)是化學式為 C2H4(NH2)2 的有機化合物。乙二胺是一種胺類,為無色的鹼性液體,有類似氨的臭味。2008年乙二胺的使用量約500,000,000公斤。Karsten Eller, Erhard Henkes, Roland Rossbacher, Hartmut Höke "Amines, Aliphatic" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005 Wiley-VCH Verlag, Weinheim.

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亚硝酸盐

亚硝酸盐(Nitrite,NO2−)是亚硝酸成的盐,主要指亚硝酸钠(NaNO2),含有亚硝酸根离子,化學式NO2−,有一對稱陰離子與同等的N–O鍵長和大約120度的O–N–O鍵角。亞硝酸鹽可被氧化或還原,該產品一定程度上取決於氧化劑/還原劑和其強度。亞硝酸鹽也是重要生物化學作為強效血管擴張劑的一氧化氮(NO)的來源。在有機化學的NO2基團存在於亞硝酸酯和硝基化合物。亞硝酸鹽也可用於食品生產行業,用於醃肉保存肉品,和二級胺作用產生的硝酸胺长期食用可導致人類致癌,属于对人体健康有害的物质。 亚硝酸成的酯称为亚硝酸酯。某些细菌可将亚硝酸盐还原为一氧化氮或氨,另一些细菌可以将亚硝酸盐转换成硝酸盐。非直线型的亚硝酸根离子与臭氧是等电子体。.

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分子轨道理论

分子轨道理论(),簡稱MO理论,是处理双原子分子及多原子分子结构的一种有效的近似方法,是化学键理论的重要内容。它与价键理论不同,后者着重于用原子轨道的重组杂化成键来理解化学,而前者则注重于分子轨道的了解,即认为分子中的电子围绕整个分子运动。 计算化学中常以原子轨道线性组合近似来计算分子轨道波函数: 式中的cij系数可由将等式代入薛定谔方程以及应用变分原理求得。简单地讲,该方法意即,分子轨道由原子轨道组合而成。原子轨道波函数各乘以某一系数相加或相减,得到分子轨道波函数。组合时原子轨道对分子轨道的贡献体现在系数上,组合前后轨道总数不变。 利用分子轨道理论与价键理论通常只是从一个问题的两个方面去看问题,常常会得到相同的结论。只是有时分子轨道理论的思想与计算过于复杂,在研究简单问题时,价键理论反而更显得简单明了。或者说,价键理论对于分子定态的性质(键长,键角等)的解释和分子轨道理论相近,而分子轨道理论在研究和电子激发相关的性质时(分子颜色,光电子能谱等)更为有效。.

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八面體

在幾何學中,八面體是指由八個面組成的多面體,而由八個全等的正三角形組成的八面體稱為正八面體。其中正八面體是八面體中頂點和邊數最少的多面體,一些八面體可能有超過12個頂點和18條邊。在八面體中亦有一種星形多面體,即星形八面體 。.

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光谱化学序列

光谱化学序列由(紫外-可见)光谱得到,用以表示配体和金属离子对分裂能 Δ 的影响大小,主要应用在晶体场理论和配位场理论中。分裂能是1个电子从较低能量d轨道跃迁到较高能量d轨道所需的能量。 光谱化学序列可以解释一些化合物的颜色差异。常见配体在光谱化学序列中的顺序列在下面,分裂能从小到大: I− − 2− − − 3− 3− − − 2O42− ≈ H2O − 3CN 3 2− 3 − ≈ CO H2O 左边的配体称为弱场配体,右边的称为强场配体。 金属离子相同时,分裂能从小到大:.

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硝酸盐

硝酸鹽是一個多原子離子其分子式NO3−和分子量62.0049克/mol。硝酸鹽同樣描述為有機官能團RONO2。這些硝酸酯是一專業炸藥。 CP#3是硝酸根离子NO3−形成的盐。许多金属都能形成硝酸盐,包括无水盐或水合物。.

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硫氰酸盐

硫氰酸盐是硫氰酸根离子SCN−所成的盐,常见的包括无色的硫氰酸钾、硫氰酸钠、硫氰酸铵和硫氰酸汞。 硫氰酸酯指含有SCN官能团的有机化合物。 硫氰酸根离子与氰酸根离子−同类,只是氧原子被硫原子替代。−与卤离子相似之处很多,是拟卤离子之一。 硫氰酸盐可由硫或硫代硫酸盐与氰化物反应制备: +S8->8SCN- +S2O3^2- ->SCN- +SO3^2- 磺基转移酶硫氰酸酶可催化第二个反应,可能是体内氰化物解毒的机理。 Riemschneider硫代氨基甲酸酯合成涉及有机硫氰酸酯水解为硫代氨基甲酸酯的反应。.

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磁是一种物理现象,磁学是研究磁现象的一个物理学分支,磁性是物質響應磁場作用的性质。磁性表现在順磁性物質或铁磁性物質(如铁钉)會趨向於朝著磁場較強的區域移動,即被磁場吸引;反磁性物質則會趨向於朝著磁場較弱的區域移動,即被磁場排斥;還有一些物質(如自旋玻璃、反鐵磁性等)會與磁場有更複雜的關係。 依照溫度、壓強等參數的不同,物質會顯示出不同的磁性。表现出磁性的物质通称为磁体,原来不具有磁性的物质获得磁性的过程称为磁化,反之称为退磁。磁鐵本身會產生磁場,但本质上磁场是由电荷运动產生,如磁铁内部未配對电子的自旋,会产生磁场,当这些磁场的方向一致时,宏观上就表现为磁性。.

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离子

離子是指原子或原子基团失去或得到一个或几个电子而形成的带电荷的粒子。得失电子的过程称为电离,电离过程的能量变化可以用电离能来衡量。 在化学反应中,通常是金属元素原子失去最外层电子,非金属原子得到电子,从而使参加反应的原子或原子团带上电荷。带正电荷的原子叫做阳离子,带负电荷的原子叫做阴离子。通过阴、阳离子由于静电作用结合而形成不带电性的化合物,叫做离子化合物。 与分子、原子一样,离子也是构成物质的基本粒子。如氯化钠就是由氯离子和钠离子构成的。.

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简并

#重定向 简并能级.

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草酸盐

草酸盐是草酸形成的盐类,含有草酸根离子(C2O42−或(COO)22−)。由于草酸是二元酸,因此草酸盐分为正盐草酸盐与酸式盐草酸氢盐两类,后者含有HC2O4−。 草酸根离子(见右图)可作配体,与很多金属离子形成配合物,尤其是螯合物。该离子中,含有一个平面的八电子π体系,电子稳定性特别突出。它属于还原性阴离子,可被氧化剂,如高锰酸钾氧化为二氧化碳。 草酸盐有毒,人吞食可能發生草酸盐中毒,导致肾脏疾病甚至死亡。草酸根离子可沉淀钙离子,生成不溶于水的草酸钙。.

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过渡金属

过渡元素(Transition element)是指元素周期表中d区的一系列金属元素,又称过渡金属(Transition metal)。一般来说,这一区域包括3到12一共十个族的元素,但不包括f区的内过渡元素。 “过渡元素”这一名词首先由门捷列夫提出,用于代表8、9、10三族元素。他认为从碱金属到锰族是一个“週期”,铜族到卤素又是一个,那么夹在两个周期之间的元素就有过渡的性质。而現今雖然過渡金屬这个词还在使用,但已和原本的意思不同。 过渡金属元素的一个周期称为一个过渡系,第4、5、6周期的元素分别属于第一、二、三过渡系。.

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配合物

配位化合物(coordination complex),--,包含由中心原子或离子与几个配体分子或离子以配位键相结合而形成的复杂分子或离子,通常称为「配位单元」。凡是含有配位单元的化合物都称做配位化合物。研究配合物的化学分支称为配位化学。 配合物是化合物中较大的一个子类别,广泛应用于日常生活、工业生产及生命科学中,近些年来的发展尤其迅速。它不仅与无机化合物、有机金属化合物相關聯,并且与现今化学前沿的原子簇化学、配位催化及分子生物学都有很大的重叠。.

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配位场理论

配位场理论(Ligand field theory,首字母缩略字:LFT)是晶体场理论和分子轨道理论的结合,用以解释配位化合物中的成键情况。 与晶体场理论不同的是,配位场理论考虑配体与中心原子之间一定程度的共价键合,可以解释晶体场理论无法解释的光谱化学序列等现象。一般LFT选取的模型都为八面体构型,即六个配体沿坐标轴正负指向中心原子,以方便理解。.

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配位键

配位鍵(Coordinate Covalent Bond,又稱配位共價鍵,或簡稱配鍵),是一種特殊的共價鍵。當共價鍵中共用的電子對是由其中一原子獨自供應時,就稱配位鍵。配位鍵形成後,與一般共價鍵無異。.

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配體

配體(ligand,也稱為配基、配位基)是一個化學名詞,表示可和中心原子(金屬或類金屬)產生鍵結的原子、分子和離子。一般而言,配體在參與鍵結時至少會提供一個電子。配體扮演路易士鹼的角色。但在少数情况中配体接受电子,充当路易斯酸。 在有機化學中,配体常用來保護其他的官能团(例如配体BH3可保護PH3)或是穩定一些容易反應的化合物(如四氢呋喃作為BH3的配体)。中心原子和配基組合而成的化合物稱為配合物。 金屬及類金屬只有在高度真空的環境,可以以氣態、不受和其他原子鍵結的條件存在。除此以外,金屬和類金屬都會和其他原子以配位或共價鍵的方式鍵結。络合物中的配體主宰了中心金屬的的活性,其受配體本身被替換的速度、配體的活性等因素影響。在生物無機化學、藥物化學、均相催化及環境化學等領域中,如何選擇配體都是個重要的課題。 一般配体可依其帶電、大小、其原子特性及可提供電子數(如齿合度或哈普托數)加以分類。而配體的大小可以用其圆锥角來表示。 -->.

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氟化物

氟化物指含负价氟的有机或無機化合物。与其他卤素类似,氟生成单负阴离子(氟离子F−)。氟可与除He、Ne和Ar外的所有元素形成二元化合物。从致命毒素沙林到药品依法韦仑,从难溶的氟化钙到反应性很强的四氟化硫和三氟化氯都属于氟化物的范畴。.

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氢氧根

氫氧離子,化學符號為OH-。其中氢和氧之间以共价键连接,整体带一单位的负电荷。常常與不同的元素組成氫氧化物。.

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氧化态

氧化态(英文:Oxidation State)表示一个化合物中某个原子的氧化程度。形式氧化态是通过假设所有异核化学键都为100%离子键而算出来的。氧化态用阿拉伯数字表示,可以为正数、负数或是零。 氧化态的升高称为氧化,降低则称为还原。这两个过程涉及电子的形式转移,即总体上看,还原是获得电子的过程,而氧化是失去电子的过程。 IUPAC对氧化态的定义为: “氧化态:一种化学物质中某个原子氧化程度的量度。根据以下公认的规则可计算该原子的电荷:.

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氨(Ammonia,或称氨氣、阿摩尼亞或無水氨,分子式为NH3)是无色气体,有强烈的刺激气味,极易溶于水。常温常压下,1單位体积水可溶解700倍体积的氨。氨對地球上的生物相當重要,是所有食物和肥料的重要成分。氨也是很多藥物和商業清潔用品直接或间接的組成部分,具有腐蝕性等危險性质。 由於氨有廣泛的用途,成為世界上產量最多的無機化合物之一,約八成用於製作化肥。2006年,氨的全球產量估計為1.465億吨,主要用於製造商業清潔產品。 氨可以提供孤電子對,所以也是路易斯鹼。.

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氯化物

氯化物在无机化学领域里是指带负电的氯离子和其它元素带正电的阳离子结合而形成的盐类化合物。最常见的氯化物比如氯化钠(俗称食盐)。常见的氯化物列在右表。但有時金屬(如金)溶解在王水時會產生一種叫氯某酸(如氯金酸),一氧化氮和水。.

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氰化物

--是特指带有氰离子(CN−)或氰基(-CN)的化合物,其中的碳原子和氮原子通过參键相连接。这一參键给予氰基以相当高的稳定性,使之在通常的化学反应中都以一个整体存在。因该基团具有和卤素类似的化学性质,常被称为拟卤素。通常为人所了解的氰化物都是无机氰化物,俗稱山奈或山埃(來自英語音譯“Cyanide”),是指包含有氰根离子(CN−)的无机盐,可认为是氢氰酸(HCN)的盐,常见的有氰化钾和氰化钠。它们多有剧毒,故而为世人熟知。另有有机氰化物,是由氰基通过单键与另外的碳原子结合而成。视结合方式的不同,有机氰化物可分类为腈(-CN)和异腈(-NC),相应的,氰基可被称为腈基(-CN)或异腈基(-NC)。.

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水分子

#重定向 水的性質.

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上面的列表回答下列问题

晶体场理论和配合物之间的比较

晶体场理论有53个关系,而配合物有180个。由于它们的共同之处27,杰卡德指数为11.59% = 27 / (53 + 180)。

参考

本文介绍晶体场理论和配合物之间的关系。要访问该信息提取每篇文章,请访问:

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