考研无机化学讲义3.6:有效原子序数(EAN)规则

2012/10/24 17:39:22 来源: 网络
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  3—6 有效原子序数(EAN)规则(Effective atomic number)

  一、概念

  1927年英国化学家西奇维克提出,是指中心原子的电子数和配体给予中心原子的电子数之和。即中心原子形成稳定配合物的EAN应等于紧跟它后面的惰性原子的序数。主要用于羰基及其它非经典配合物结构中。如:

  [Cr(CO)6]→24e-+12e-=36e-

  [Fe(CO)5] →26e-+10e-=36e- →Kr(氪) -36e-

  [Co(NH3)6]3+→24e-+12e-=36e-

  对于中心原子三偶数电子的,可直接形成羰基配合物,而一般中心原子为奇数电子的羰基配合物多不稳定,(不能满足EAN),所以它们容易氧化,还原或聚和成多核配合物,以符合EAN要求,如V为23e-,在形成V(CO)6的总电子数为35,它不稳定,易被还原成[V(CO)6]-。而V(CO)6+Na→Na++[V(CO)6]-

  又如具有奇电子数的Mn(0),Co(0),它们的羰基配合物以二聚体Mn2(CO)10,Co2(CO)8或混合形式[Mn(CO)5Cl]和[HCo(CO)4]存在,它们的结构,有效原子序数计算如下图:

  二、常见配体提供电子数的计算

  1、NO:一氧化氮分子虽不是有机配体,但与CO十分类似。能理解成NO+,与CO有相当数目的电子(等电子体)。NO参加配体是以三电子成键,因而许多有亚硝酰作配体的配合物能符合EAN法则。如:

  [Co(CO)3NO]→27+6+3=36e- [Fe(CO)2(NO)2] →26e-+4e-+6e-=36e-

  [Mn(CO)(NO)3] →25+2+9=36e- [Cr(NO)4] →24+12=36e-

  2、烷基与金属形成σ键,按单电子计算。对不饱和的碳氢分子或离子可按参加配位双键的π电子数目计算。

  如:[Mn(CO)5(C2H4)]+=25e-+2e-+10e--e-=36e-

  [Cr(C6H4)2]=24e-+2×6e-=36e-

  [Fe(C4H6)(CO)3]=26e-+4e-+6e-=6e-

  3、环戊二烯基和羰基的混合配合物:环戊二烯基作为5个e-,如:

  [Mn(CO)3(C5H5)]=25+6+5=36e-

  [Co(CO)2(C5H5)]=27+4+5=36e-

  [V(CO)4(C5H5)]=23+8+5=36e-

  各类配体在计算EAN时所提供的电子数为:

H
1
烯烃(每个双键)
2
烷基、酰基
1
烯丙基(CH2=CH-CH2·
3
羰基
2
环戊二烯基(C5H5·
5
亚硝酰
3
环庚三烯基(C7H7·
7
单齿配体Cl-; PR3
2
苯基
6

  二、16e-和18e-

  EAN法则的另一种说法是18e-规则。而中心原子内层电子不予考虑,只考虑外层和次外层的电子(即价电子),中心原子价电子数加上配体给予的电子数目总和等于18e-时,则形成稳定的配合物。一些过渡元素不成键的内层电子数也是18。

 
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
 
电子数
23
24
25
26
27
28
相差18
价电子数
5
6
7
8
9
10

  此外,也有少数二者之和为16e-配合物也稳定。位于周期表右下角的过渡金属Ir+,Pt2+都能形成外层总电子数为16的配合物。

  三、应用:

  练习1: 运用EAN规则判断下列金属羰基配合物是否存在?若存在,计算n值,并画出空间结构示意图。

  ACr(CO)n BMn(CO)n CNi(CO)nDFe2(CO)n

  练习2:利用EAN规则完成下列反应:

  1Re2O7+CO→ 2Fe(CO)5+NO→

  练习3:填空

  (1)根据EAN,下列化学式中正确的是

  A Fe(CO)3 B Fe(CO)4 C Fe(CO)5 D Fe(CO)6

  (2)在[HxCo(CO)4]中,x值为

  A 1 B 2 C 3 D 4

  (3)按照18e-规则,下列各配合物中,主要以双聚体存在的是

  A Mn(CO)4NO B Fe(CO)5 C Cr(CO)6 D Co(CO)4

  (4)下列配合物中,有顺磁性的是

  A ZnF42- B Ni(CO)4 C Fe(CN)63- D Fe(CN)64-

 

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