配位数怎么算(正负离子的配位数怎么算)

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),

在Po晶体中,立方体位于一个顶点原子的上、下、前、后、左、右,两个原子与之形成金属键,配位数为6。

4.几个配位数为4的晶体。

如ZnS型离子晶体(如下图所示),

ZnS晶体中S2离子和Zn2离子的排列与NaCl型相似,但相互渗透的位置不同,使得S2离子和Zn2离子的配位数不是6,而是4。具体来说,该图可分为8个小立方体,其中体中心有4个S2离子,每个S2离子位于被Zn2离子包围的正四面体的中心,因此S2离子的配位数为4。根据对大立方体中面心Zn2离子的分析,上下两层有两个S2离子,所以Zn2离子的配位数为4。Zn2离子的配位数不容易观察到。利用ZnS化学式中1∶1的离子比也可以推断Zn2离子的配位数为4。

再比如金刚石、碳化硅等原子晶体(如图)。

类似于ZnS离子晶体,配位数为4。在二氧化硅原子晶体中,Si和O原子形成硅氧四面体(未示出),Si的配位数为4,而SiO2的原子比为1∶2,所以O的配位数为2。

比如CaF2离子晶体(如下图所示),

F-和Ca2离子的配位数分别为4和8。解析:每个F-离子都在被Ca2离子包围的正四面体中心,所以F-离子的配位数是4。根据大立方体中面心Ca2+的分析,上下两层有四个F-离子,所以Ca2+的配位数为8。利用CaF2化学式中1∶2的离子比也可以推断出Ca2离子的配位数为8。

同样在砷化镓单元结构中(如图所示),

小黑点是镓原子,它的配位数是4,砷化镓原子的比例是1∶1,所以As原子的配位数也是4。

5.配位数为3的层状晶体。

例如石墨或六方氮化硼。

6.链结构的配位数是2。

例如硫酸氧钛晶体中的阳离子以链状聚合的形式存在,结构如图所示。Ti和O原子的配位数都是2。

注:由于晶体结构的对称性,晶体中不可能有11、10、9、7、5个配位数。晶体中的最高配位数是12。

三。应用

氯化亚铜的晶体结构为钻石型,如图。

铜和氯原子的配位数都是4。氧化亚铜的晶胞如下图所示,

Cu和O原子的配位数分别为2和4。

FeO晶胞结构如下右图所示,

O2-和Fe2离子的配位数为6。

氮化铝的晶胞如下左图所示,

N和Al原子的配位数都是4。

镧铬复合氧化物的晶胞结构如下图所示。

Cr的配位数是6。

TiO2的晶胞如下图所示,

可以求出位于体心的钛原子的配位数为6,然后从化学式TiO2的原子比为1∶2推断出O原子的配位数为3。

钛矿的晶体结构如下图所示。

Ba2的氧配位数是12,Ti4的是6,O2-的是4,Ti4的是2。

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