11.3: Підрахунок електронів

Last updated
Save as PDF

Page ID: 27833

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Перехідні метали зв'язуються з лігандами для того, щоб край наблизився до електронного насичення. Іншими словами, електрони, подаровані лігандами для формування зв'язків з металом, допомагають цьому металу дістатися до наступної конфігурації благородного газу. Він не завжди туди потрапляє, а іноді і перенапружує, але це приблизний орієнтир.

Розглянемо комплекс координації нижче. [Co (NH ₃) ₆] Cl ₃ містить комплексний іон кобальту та три хлоридні протиріччя; протиріччя просто там, щоб збалансувати заряд. Ми могли б думати, що цей комплекс збирається з іона кобальту та шести молекул аміаку. Шість молекул аміаку кожна позичає самотню пару, щоб допомогти кобальту до свого октету. Якщо ми повернемося назад і розбираємо комплекс на його складові, то побачимо, що кожна з цих молекул аміаку була нейтральною. Немає ніякої формальної зарядки на будь-який з цих азотів. Якщо всі вони нейтральні, але комплекс має позитивний заряд, то звідки взявся позитивний заряд?

Іон кобальту з шістьма амінолігандами, загальний заряд +3. Всі аміногрупи нейтральні. Сам атом кобальту має заряд +3.

Відповіддю повинен бути іон кобальту. Кобальт має заряд 3+ (або «ступінь окислення»). Знаючи це, ми можемо з'ясувати, скільки електронів має кобальт у своїй валентній оболонці всередині комплексу.

У таблиці Менделєєва кобальт має дев'ять валентних електронів. Однак якщо загальний комплекс має заряд 3+, то у кобальту теж був заряд 3+. Він втратив три електрони, тому залишилося лише шість. Як тільки він утворює комплекс, кожен аміак дарує пару електронів; це всього дванадцять. Валентна оболонка навколо кобальту включає власні d електрони плюс дванадцять пожертвуваних лігандами, загалом вісімнадцять.

Ми можемо підсумувати в таблиці:

валентність металу е ^- (або d е ^-)	9 е ^-
нарахування на комплексі	3+
заряд на ліганди	0
заряд на металі	3+
металевий іон d е-	6 е ^-
e ^- пожертвувані лігандами	6 х 2 = 12 е ^-
всього	18 е ^-

[Co (NH ₃) ₅ Cl] Cl ₂ є дуже схожим прикладом. Цього разу, коли ми розсікаємо комплекс, ми знаходимо хлор, який мав би формальний заряд 1- (ми завжди припускаємо, що всі ліганди мали октети, перш ніж вони приєдналися до металу). Загальний комплекс має 2- заряд; беручи до уваги, що в межах цього комплексу є заряд -1 на хлорид, тоді іон кобальту повинен мати заряд 3+, щоб досягти цього загального заряду 2+.

Іон кобальту з п'ятьма амінолігандами і хлоридним лігандом, загальний заряд +2. Всі аміногрупи нейтральні. Хлорид має -1 заряд. Сам атом кобальту має заряд +3.

Знову ж таки, ми можемо використовувати таблицю для підрахунку електронів на кобальті в комплексі.

валентність металу е ^- (або d е ^-)	9 е ^-
нарахування на комплексі	2+
заряд на ліганди	1-
заряд на металі	3+
металевий іон d е-	6 е ^-
e ^- пожертвувані лігандами	12 е ^-
всього	18 е ^-

Вправа\(\PageIndex{1}\)

Підтвердіть підрахунок електронів на металі 18 електронів в кожному з наступних комплексів.

а) Пд (рРН ₃) ₄ б) Cr (СО) ₆ c) [Cu (НСЧ ₃) ₄] ClO ₄

г) Фе (СО) ₅ е) К ₄ [Fe (CN) ₆]

Відповідь a:

Pd валентність е ^-	10 е ^-
нарахування на комплексі	0
заряд на ліганди	0
зарядка на Pd	0
переглянутий Pd e ^-	10 е ^-
e ^- пожертвувані лігандами	4 х 2 = 8 е ^-
всього	18 е ^-

Відповідь б:

Cr валентність е ^-	6 е ^-
нарахування на комплексі	0
заряд на ліганди	0
зарядка на Cr	0
переглянутий Cr e ^-	6 е ^-
e ^- пожертвувані лігандами	6 х 2 = 12 е ^-
всього	18 е ^-

Відповідь c:

Cu валентність е ^-	11 е ^-
нарахування на комплексі	+1
заряд на ліганди	0
зарядка на Cu	+1
переглянутий Cu e ^-	10 е ^-
e ^- пожертвувані лігандами	4 х 2 = 8 е ^-
всього	18 е ^-

Відповідь d:

Fe валентність е ^-	8 е ^-
нарахування на комплексі	0
заряд на ліганди	0
зарядка на Fe	0
переглянутий Fe e ^-	8 е ^-
e ^- пожертвувані лігандами	5 х 2 = 10 е ^-
всього	18 е ^-

Відповідь e:

Fe валентність е ^-	8 е ^-
нарахування на комплексі	-4
заряд на ліганди	-6
зарядка на Fe	+2
переглянутий Fe e ^-	6 е ^-
e ^- пожертвувані лігандами	6 х 2 = 12 е ^-
всього	18 е ^-