• 配位數

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    什么是配位數

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    在化學、晶體學材料科學中,分子或晶體中一個中心原子配位數,也叫配位性,是指與它結合的原子、分子或離子的數量。圍繞中心離子/分子/原子的離子/分子/原子被稱為配位體。這個數字對于分子和晶體的確定方式有些不同。對于分子和多原子離子來說,一個原子的配位數是通過簡單地計算它所結合的其他原子(通過單鍵或多鍵)來確定的。例如,[Cr(NH3)2Cl2Br2]-的中心陽離子為Cr3+,其配位數為6,被描述為六配位。常見的配位數是4、6和8。

    分子、多原子離子和配位復合物

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    在化學中,配位數最初由AlfredWerner在1893年定義,是指分子或離子中中心原子的鄰居總數。這個概念最常被應用于配位復合物。

    簡單和通俗的情況

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    對于d段過渡金屬配合物最常見的配位數是6。配位數并不區分這種配合物的幾何形狀,即八面體與三棱體。對于過渡金屬配合物,配位數從2(例如Ph3PAuCl中的AuI)到9(例如[ReH9]2中的ReVII)。f族的金屬(鑭系和錒系)可以容納更高的配位數,因為它們有更大的離子半徑和更多的軌道可供結合。通常觀察到f族元素的配位數為8至12。例如,用雙叉硝酸根離子作為配體,CeIV和ThIV形成12配位離子[Ce(NO3)6]2(硝酸鈰銨)和[Th(NO3)6]2。當周圍的配體比中心原子小得多時,甚至可能出現更高的配位數。一項計算化學研究預測了一種特別穩定的PbHe2+15離子,由一個中心鉛離子與不少于15個氦原子配位組成。在Frank-Kasper相中,金屬原子的包裝可以使配位數達到16。在另一個極端,立體屏蔽可以產生異常低的配位數。一個極其罕見的金屬采用1配位數的例子發生在以三聯苯為基礎的芳基鉈配合物2,6-Tipp2C6H3Tl中,其中Tipp是2,4,6-三異丙基苯基。

    多合配體

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    在處理多合配體時,配位數變得模糊不清。對于π電子配體,如環戊二烯離子[C5H5]-、烯和環辛四烯離子[C8H8]2,π電子系統中與中心原子結合的相鄰原子的數量被稱為觸變性。在二茂鐵中,每個環戊二烯陰離子的apticity(η)是5,即Fe(η5-C5H5)2。對于每個環戊二烯配體對中心鐵原子的配位數的貢獻,有各種方法。由于有一個配體,貢獻可以定為一個;由于有五個相鄰的原子,貢獻可以定為五個;由于有三個電子對,貢獻可以定為三個。通常情況下,采取電子對的計數。

    表面和重建

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    對于晶格內部的原子來說,配位數是有明確定義的:計算所有方向上的近鄰。內部原子的鄰居數量被稱為體配位數。對于表面來說,鄰居的數量更加有限,所以表面配位數比體配位數要小。通常情況下,表面配位數是未知的或可變的。表面配位數也取決于表面的米勒指數。在體心立方(BCC)晶體中,體配位數是8,而對于(100)表面,表面配位數是4。

    案例研究

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    確定原子配位數的一個常見方法是通過X射線晶體學。相關技術包括中子或電子衍射。原子的配位數可以通過計算最近的鄰居來直接確定。

    配位數

    α-鋁有一個規則的立方緊密堆積結構,fcc,其中每個鋁原子有12個最近的鄰居,6個在同一平面,3個在上面和下面,配位多面體是一個立方八面體。兩個最常見的碳同位素具有不同的配位數。在鉆石中,每個碳原子位于由其他四個碳原子組成的規則四面體的中心,配位數為4,與甲烷一樣。石墨是由二維層組成的,其中每個碳都與其他三個碳共價結合;其他層的原子距離較遠,不是最近的鄰居,因此配位數為3。

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    1. 什么是配位數
    2. 分子、多原子離子和配位復合物
    3. 簡單和通俗的情況
    4. 多合配體
    5. 表面和重建
    6. 案例研究

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