第 16 单元
配位化学
硫酸铜加氨水变成深蓝，血红蛋白用铁抓住氧，顺铂杀死癌细胞，EDTA 测出水的硬度——这些都靠金属离子与配体结成的配合物。这一单元从维尔纳的配位理论出发，学会命名配合物、数出它的异构体，用晶体场理论解释磁性和颜色，并用形成常数和螯合效应衡量配合物有多稳定。
- 1 配合物与配体 为什么 CoCl₃·5NH₃ 只有两个氯能被银离子沉淀？维尔纳的答案开创了配位化学：中心离子、配体、配位数和一套命名规则。 25 分钟
- 2 几何构型与异构现象 顺铂能治癌，反铂却不能；[Co(en)₃]³⁺ 有左手和右手两种。在三维模型里转一转，数一数一个配合物到底有几种异构体。 30 分钟
- 3 晶体场理论：d 轨道的分裂 配体一靠近，五个 d 轨道就不再等价。分裂能 Δ 与成对能 P 的较量决定了高自旋还是低自旋，也决定了配合物的磁性。 35 分钟
- 4 磁性：用天平数未成对电子 硫酸亚铁被磁场吸引，亚铁氰化钾却不动。用居里 1895 年测量氧气和硫酸亚铁的原始数据验证居里定律，算出有效磁矩，再在古埃天平上称出高自旋与低自旋的差别。 30 分钟
- 5 对称性、畸变与姜–泰勒效应 CuF₂ 的八面体一头长一头短，NiF₂ 的却几乎正规。特征标表告诉你 d 轨道在任何构型中怎样分组；再加上姜–泰勒定理，就能预言哪些离子会自己把八面体拉长。 35 分钟
- 6 配合物的颜色与光谱化学序列 同是 Ni²⁺，水溶液是绿的，加氨变蓝紫，加乙二胺变紫。吸收带的位置就是 Δo，换一个配体，颜色就跟着光谱化学序列移动。 30 分钟
- 7 电子光谱：从吸收带读出 Δo 与 B [Cr(H₂O)₆]³⁺ 只有一个 Δo，却有两个吸收带。电子之间的排斥把它们分开；用田边–菅野图同时定出 Δo 和拉卡参数 B，再由六个 Cr(III) 配合物算出电子云扩展系列。 35 分钟
- 8 配合物的稳定性与螯合效应 形成常数衡量配合物有多稳定。为什么乙二胺比两个氨分子抓得牢得多？答案藏在熵里——EDTA 把这个道理发挥到了极致。 30 分钟
- 9 软硬酸碱 铝以氧化物产出，汞以硫化物产出；Fe³⁺ 最爱 F⁻，Hg²⁺ 最爱 I⁻。卤离子稳定常数的阶梯和由电离能算出的绝对硬度，把“硬亲硬、软亲软”变成可以检验的数字。 25 分钟
- 10 配体取代：活性与惰性 铜离子上的水分子一纳秒就换走，铬离子上的要等三天，铱离子上的要等两百年。电荷、d 电子与配体场活化能决定快慢；反位效应则决定平面正方形铂配合物里哪个配体先走——顺铂就是这样做出来的。 35 分钟
- 11 金属羰基与 18 电子规则 中性的镍原子为什么恰好抓住四个中性的 CO？数一数价电子，看 σ 给予与 π 反馈怎样在红外谱中留下指纹，再用谱带数分辨异构体。 35 分钟