谈卤素离子在光谱化学序中的位置

谈卤素离子在光谱化学序中的位置Ξ

杨　华

(包头师范学院化学学院,内蒙古包头　014030)

摘　要:无机化学课程的配位化合物教学内容中的晶体场理论提出了光谱化学序,它实际上是配体场强度增加的顺序,这个配体场强度顺序是纯静电理论所不能完全解释的。

关键词:晶体场理论;卤素离子;光谱化学序

1　问题的提出

无机化学教材中在配合物一章中介绍了配合物的晶体场理论,晶体场理论认为配合物中的中心原子与配位原子间的作用如同阳离子与阴离子的作用一样,因此是一种纯粹的静电理论。在介绍影响晶体场分裂能的因素时,引出了将配体按?0值的大小的排序,将其称为光谱化学序。光谱化学序列中如: OH-比H2O的强度弱,按静电观点:OH-带负电荷, H2O不带电荷,因而OH-应对中心金属离子的d轨道中的电子产生较大的影响作用,但实际上是O H-的场强度反而低。又如H2O等中性分子反而比卤素离子的场强大。光谱化学序与配体极性的矛盾使大学一年级学生利用已有的静电吸引的经验进行类比时产生了疑问。在当时的情况下可以做这样的处理:告知学生,晶体场理论无法解释光谱化学序列与配体极性的矛盾。后来在晶体场的基础上又形成了配位场理论和分子轨道理论,才较好地解决了这些矛盾。

2　关于卤素离子在光谱化学序中的位置

在为高年级学生开设的配位化学教学中,一定要将上述的关于光谱化学序中的疑问给予解答。这也能很好地体现无机化学与后续课程在知识层次上的衔接。

根据八面体型配合物的分子轨道能级图依次填充配合物的电子。以ML6型八面体配合物[Co (N H3)6〗3+为例,价电子总数为18,其中12个电子进入能量较低的6个成键轨道中,而且由于这些成键轨道主要具有配体轨道的特性,因此可以认为填入成键轨道的12个电子主要来自配体。因此金属离子的d电子占有非键分子轨道t2g和反键分子轨道e g3。而t2g和e g3轨道的能量差就是晶体场的分裂能?0,因此从分子轨道理论出发得到了与晶体场理论相同的结论。

下面可以从?0的变化来考虑卤素离子在光化序的位置问题了。对于有Π键的ML6型八面体配合物,当配体有Π轨道参与时,要考虑配体Π轨道与金属离子Π轨道之间的作用,根据是作为电子的接受体还是作为电子给予体的不同,配体Π轨道与金属离子Π轨道作用形成配合物分子轨道时对分裂能?0值的影响是不一样的。以含卤素离子配体的配合物[CoF6]3-为例:F-的P轨道可与Co(III)的t2g轨道作用形成Π成键和Π3反键分子轨道,Π成键轨道主要来自能量较低的配体轨道,Π3反键轨道则主要为能量相对较高的金属离子t2g轨道。这样Π成键的结果使金属离子的t2g轨道能量升高,与e g轨道间的能量差(即分裂能?0)减小。因此该类配合物为高自旋型,也说明了F-和其他卤素配体在光谱化学序中处于弱场一端的原因。

3　结语

对于大学一年级的学生,由于他们在大学前受年龄和学习内容的限制,部分学生容易把教科书中的知识绝对化,这不利于学生辩证思维方法的培养。在大学一年级应尽快使学生有所转变,而无机化学便是使学生尽快实现这种转变的课程之一,而本文讨论这一问题的教学处理过程,(经历了从大学一年级到高年级的教学阶段)是一次很好的尝试,其意义在于使学习变成了一个探索过程,学生通过新旧经验的互动,通过教师的指导,明确获取知识的过程,重类比但不唯类比,重经验但不唯经验。认识到教材是引导学生认识发展的一种典型范例,它是可以超越的,学习知识不应单为解决传统的、已成定论的问题服务,更要注重知识学习过程中获取能力的作用。

[参考文献]

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讨[M]化学教育,,(6)

66内蒙古石油化工 2008年第20期　

Ξ收稿日期6.200829.

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