3章 配合物的化学键理论

有关配合物的化学键理论,20世纪以来发展起来的有三种,即价键理论、晶体场理论和分子轨道理论。其中,由鲍林 (L. C. Pauling) 发展和推广的价键理论 (valence bonding theory, VBT) 较早用于解释配合物中配体L与中心原子M的化学键,对于说明配合物的几何构型和磁学性质作出过重要贡献。它的严重缺陷之一是没有反键轨道的概念,甚至不涉及非键轨道,因而难以解释配合物的电子光谱,此外对含有较多 d 电子的过渡金属配合物的稳定性也不能给予圆满解释,后来就很少使用了。目前很多文献中所说配合物的三种化学键理论,是指晶体场理论 (crystal field theory, CFT)、分子轨道理论 (molecular orbital theory, MOT) 和配位场理论 (ligand field theory, LFT)。所以,在本章中对于价键理论我们只作扼要回顾。

晶体场理论和配合物的分子轨道理论是配位场理论的两种极限情况,或者说,配位场理论是晶体场理论与分子轨道理论的结合。所以,有些文献在配位场理论框架下介绍晶体场理论与分子轨道理论;也有的文献是在晶体场理论之后,将配合物的分子轨道理论包含在配位场理论中加以介绍,本章采用后一种方式,以便于反映理论发展的延续和递进关系。

晶体场理论、分子轨道理论和配位场理论具有密切联系。对称性知识和群论基础对于晶体场理论几乎是必需的,对于分子轨道理论和配位场理论同样适用。考虑到大多数读者在结构化学课程中已学过分子的对称元素、对称操作等知识,并能熟练地确定分子点群,本章不再重复那些概念,而侧重于群论基础,应用实例也主要针对配合物的对称性处理。