配位化合物由中心离子(或原子)与一定数目的离子(或中性分子)以配位键结合而成。含有配离子或分子的化合物叫配合物。
[Cu(NH3)4]SO4 ⇌ [Cu(NH3)4]2+ + SO42-
[Cu(NH3)4]2+ ⇌ Cu2+ + 4NH3
配离子的解离平衡常数(不稳定常数)表示为:
K不稳 = [Cu2+][NH3]4 / [[Cu(NH3)4]2+]
稳定常数 K稳 是 K不稳 的倒数。通过测定配离子解离平衡时各组分的浓度,可以计算平衡常数。
配合物的颜色变化主要由于:
取10mL 0.1mol/L CuSO4溶液,逐滴加入6mol/L氨水至沉淀溶解,形成深蓝色溶液。
颜色变化过程:
CuSO4溶液: 淡蓝色
加入氨水初期: 浅蓝色沉淀
过量氨水: 深蓝色透明溶液
颜色变化原因:Cu2+水合离子[Cu(H2O)4]2+(淡蓝) → Cu(OH)2沉淀(浅蓝) → [Cu(NH3)4]2+配离子(深蓝)
现象:
加入Na2S: 黑色沉淀生成,溶液蓝色变浅
原因:S2-与Cu2+生成CuS(Ksp=6.3×10-36),使平衡向右移动
加入H2SO4: 蓝色褪去,可能产生淡蓝色沉淀
原因:H+与NH3结合生成NH4+,降低NH3浓度,使平衡向右移动
实验项目 | 观察现象 | 解释与结论 |
---|---|---|
[Cu(NH3)4]2+制备 | 淡蓝→浅蓝沉淀→深蓝溶液 | 配体交换导致颜色变化 |
加入Na2S | 黑色沉淀,蓝色变浅 | Ksp(CuS)极小,平衡移动 |
加入H2SO4 | 蓝色褪去 | NH3浓度降低,平衡移动 |
平衡常数测定 | K不稳 = | K稳 = |
化学物质 | 颜色 | 电子结构 | 配体场类型 |
---|---|---|---|
[Cu(H2O)4]2+ | 淡蓝色 | 3d9 | 弱场配体 |
[Cu(NH3)4]2+ | 深蓝色 | 3d9 | 中等场配体 |
CuS | 黑色 | 共价化合物 | 强场配体 |