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镍(Ⅱ)的四面体与正方形络合物


实验室k / 2019-06-13

       四面体络合物    主要有以下几种化学计量的类型:NiX42-、NiX3L-、NiL2X2和Ni(L-L)2,式中X代表卤素,L代表中性配位体如膦、膦氧化物或砷,L-L代表儿种双齿配位体类型中的一种,(25-G-Ⅱ)到(25-G-Ⅳ)是其中一些例子。这三个双齿配位体在氮原子上都含有体积庞大的取代基或连接于氮原子上,使Ni(L-L)2分子空间成为平面状态在立体化学上是不可能的。当小的取代基存在时,就形成平面型或接近平面型的络合物。必须着重指出,除NiX42-离子外,期望有严格的四面体构型是不可能的。无论如何,在某些情况下,即使处于能给出配位体固有型式的最高对称性时,也发生显著的畸变。因此在Ni(L-L)2分子中,最对称的构型可能是垂直于二个L-L配位体的平面。而最常见的这两面角差偏离90°很多;例如当L-L是(25-G-Ⅲ)时,两面角是82°,当L-L是(25-G-Ⅱ)时只有76°。因此有时“四面体”一词是很不精确的(即不包括正四面体);因为通常所说的四面体物种都有两个未成对电子,是顺磁性的,可能简单地叫它们为顺磁性还比叫作四面体好些。确实,区分四-配位镍(Ⅱ)络合物是“四面体”形还是“平面”型的最有意义的方法,是考察一下对某给定配位体组ABCD的两个平面(如A-Ni-B和C-Ni-D)之间的两面角临界值。当两面角超过临界值,分子是顺磁性的,即使两面角显著小于90°也可以称为“四面体”;相反,当两面角低于临界值,络合物是抗磁性的,甚至实际上没有达到完全平面型的范围,也可以称为平面型络合物。


       正四面体或接近于正四面体络合物有特征的光谱和磁性。当然十分不规则几何构型的顺磁性镍(Ⅱ)络合物,不大可能与这些详细说明相符合。在Td点群中,d8组态产生一个3T1(F)基态。从3T1(F)到3T1(P)状态发生跃迁是在可见光区域(~15000厘米-1),它比在八面体络合物中相应的3A2g→3T1g跃迁为强(ε=100)。因此四面体络合物一般显深色,倾向蓝色或绿色,配位体在可见光区域内也有吸收带则除外。因为基态3T1(F)有大的固有轨道角动量,室温时确实的四面体NiⅡ的磁矩应该在4.2波尔磁子左右。然而,即使稍有点畸变,磁矩就显著地减小(由于简并轨道分裂)。因此,完全正四面体络合物磁矩为3.5-4.0波尔磁子,而畸变较大四面体络合物磁矩为3.0-3.5波尔磁子,即与六-配位络合物的磁矩处于同一范围内。

       正方形络合物    大多数四-配位镍(Ⅱ)络合物选择正方形几何构型。这是d8组态的自然结果,因为平面型配位体引起d轨道的一个(dx2-y2)轨道能量独特的高,八个电子可以占据其它四个d轨道,但是剩下这个强的反键轨道空着。另一方面,在四面体配位中,占据反键轨道是不可避免的。有相同d8体系的PdⅡ和PtⅡ,这种因素变得如此重要以致根本不形成四面体络合物。
       因此NiⅡ的正方形络合物有恒定的抗磁性。由于在450-600毫微米范围内存在中等强度(ε=60)的吸收带,而它们常显红、黄或棕色,当有附加吸收带存在时则显共它颜色。
       正方形络合物的一些重要例子,我们可以提到黄色Ni(CN)42-、红色双(丁二酮肟)络镍(Ⅱ)(25-G-Ⅴ)、红色β-酮-烯醇络合物(25-G-Ⅵ)、黄至棕色Ni(PR3)2X2化合物,其中R是烷基和含有与(25-G-Ⅲ)、(25-G-Ⅳ)相似配位体的络合物,它们中在氮上的取代基是小的。

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