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(3)配位場理論與化學鍵概念 20世紀以來,配合物化學鍵理論獲得了進一步發展。20世紀20年代,西奇維克引進了配鍵概念,以解釋中心離子(或原子)與配體之間結合力的本質。他提出配體至少有一對孤對電子,中心離子(或原子)含有空的價電子軌道,二者結合就是配體人提供孤對電子與中心粒子M共享。L給出電子對,它是電子對的給予體,M接受電子對,是受體,由此形成的鍵叫接受鍵或給予鍵,實質上是路易斯共價理論的推廣。30年代初,鮑林將價鍵理論應用于配合物結構,能夠解釋一些問題,但有些問題不能解釋。到50年代,引入晶體場理論和分子軌道理論解釋配合物中的化學結合和化學結構,形成了配位場理論。依據晶體場理論,配體與中心離子之間的作用類似于離子晶體中正、負離子的靜電相互作用,不考慮共價的性質,與實驗事實不完全一致。1952年,歐格耳(L.E.Orgel)將靜電場理論與分子軌道理論結合起來,把d軌道能級的分裂看成是靜電作用和生成共價分子軌道的綜合結果。該理論利用能級分裂圖解釋了許多過渡元素配合物的結構和性能之間的關系。研究中又發現,對于中心離子和配體之間有顯著重疊的共價配合物,必須采用分子軌道理論才能更真實地說明其化學鍵的性質。依據分子軌道理論,電子在整個配合物體系的分子軌道運動。從配位鍵的發展歷史來看,應用于解釋配位鍵的理論有三種,即價鍵理論、晶體場理論和分子軌道理論。配位場理論應當是這三者的綜合,但是由于價鍵理論對于含有較多的d電子的過渡金屬配合物的一些重要性質(如配合物的穩定性和配合物的電子光譜)不能給出滿意的解釋,已基本不用了。因此,余下的兩種理論(晶體場理論和分子軌道理論)的結合,形成配位場理論。從該理論的理論來源和內容可以知道,配合物中的化學鍵,就其極限情況來說,實質上或者是靜電相互作用,或者是核電子體系的相互作用。綜合上述,化學鍵概念經歷了三個發展階段:經典理論階段,電子理論階段,量子化學理論階段。在經典理論階段,僅僅指出了化學結合現象,并把這種結合現象稱之為化學鍵;在電子理論階段,揭示了化學結合的物質載體,它或者是電子轉移的結果,即由于電子從一原子轉移到另一原子形成了正離子和負離子,或者是兩個原子共享的電子對;到量子化學理論階段,則進一步揭示了電子遵循什么樣的規律運動而實現了化學結合,揭示了化學鍵的實質。這三個階段恰似日本學者武谷三男提出的認識三階段論。武谷三男認為,科學認識一般地經歷三個發展階段:第一階段叫現象論階段,只認識、肯定、描述了現象;第二階段叫實體論階段,認識了現象背后的實體;第三階段達到本質論階段,揭示了實體運動的規律。化學鍵概念發展的三階段,與武谷三男的認識發展三階段頗為相似;而且還可以補充說明,化學鍵概念發展的三個階段分別回答了三個問題:化學鍵的表現是什么?回答是表現為化學結合,原子結合成分子;化學結合通過什么東西實現的?回答是通過電子;電子為什么和如何實現化學結合?正如前面剛剛講過的,價鍵理論、分子軌道理論和配位場理論分別作了理論上的回答。現在要問:什么是化學鍵?我們在化學文獻中可以看到各種各樣的定義。例如,有的化學教科書把化學鍵定義為分子或晶體中直接相鄰原子之間主要的和強烈的相互作用,有的又稱化學鍵是分子中原子之間存在的一種吸引的、把原子結合成分子的相互作用,有的把化學鍵理解為原子分子粒子之間共用電子的相互作用,如此等等。這些定義都指出化學鍵是一種相互作用,而對相互作用的特點各有不同。從現代化學來看,成為化學鍵的相互作用,主要是存在于分子和晶體中,而這種相互作用是在核電子體系之間發生的,因此有理由將這樣的相互作用規定為化學鍵概念的內涵。具體地說,化學鍵是分子或晶體中核電子體系之間的相互作用。現代化學鍵理論將化學鍵分為離子鍵、共價鍵(它可分為定域鍵、離域鍵)、配位鍵、金屬鍵、氫鍵等類型,這些就是現代化學鍵概念的外延。 更多:在網上搜。
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配位化合物(Coordination Compounds)由金屬原子或離子與配位基鍵結而成。配位基可以是中性分子或離子。配位化合物可分成傳統配位化合物(Classical Coordination Compounds)及有機金屬化合物(Organometallic Compounds)。傳統配位化合物由一個以上之錯離子所形成之中性化合物,如[Cr(H2O)6]Cl3。有機金屬化合物指含有金屬與碳鍵結之化合物如Fe(CO)5, Cp2TiMe2。