螯合物配合物络合物
络合物和螯合物

络合物和螯合物
络合物和螯合物
络合指的是过渡金属离子(Cu2+,Fe2+,Co2+,Ni2+等)也就是配位中心离子与有孤对电子的非金属元素(比如说N O Cl S P)也就是配位原子发生作用,这种作用是指配位原子的孤对电子进入金属离子的空轨道,从而形成配位键,以前曾称做络合键;螯合指一个有机分子中有多个配位原子跟中心离子进行配位,这样就形成了一个环状的配位化合物;所以,螯合剂一定是络合剂,但络合剂不一定是螯合剂,因为不一定在配位后能够形成环状结构。
配位化学中的螯合物(Chalet )是一种特殊的络合物。
在其化学结构中,配位体(Ligands)通过配位基和自身的碳链与金属离子形成环状结构。
该环状结构如同蟹、虾等动物(配位体)以螯足夹持着金属离子。
因此,这种络合物被形象地称为螯合物。
配位体又称螯合剂(Chelating Agents)。
如柠檬酸、草酸、水杨酸、酒石酸、乙二胺四醋酸(EDTA )及氨基酸等都是螯合剂。
高中化学竞赛-配合物,络合物,配位化学,配体,配位数,中心体

高中化学奥林匹克竞赛辅导配合物(配位化合物)化学基础【竞赛要求】配位键。
常见的配合物的中心离子(原子)和常见的配体(水、羟离子、卤离子、拟卤离子、氨分子、酸根离子、不饱和烃等)。
螯合物及螯合效应。
常见的络合剂及常见的配合反应。
定性说明配合反应与酸碱反应、沉淀反应、氧化还原反应的联系。
配合物几何构型和异构现象的基本概念。
配合物的杂化轨道理论。
八面体配合物的晶体场理论。
Ti(H2O)6的颜色。
路易斯酸碱的概念。
1.配合物:由中心离子(或原子)和几个配体分子(或离子)以配位键相结合而形成的复杂分子络合物。
如[Co(NH3)6]3+、[Cr(CN)6]3–、Ni(CO)4都是配位单元,分别称作配阳离子、配阴离子、配分子。
判断物质是配合物的关键在于物质是否含有配位单元。
配合物和复盐的区别:前者一定含有配位键,后者没有配位键,如KCl·MgCl2·6H2O是复盐,不是配合物。
2.配合物的组成:为外界,内外界(1)配合物的内界和外界:以[Cu(NH3)4]SO4为例,[Cu(NH3)4]2+为内界,SO-24之间是完全电离的。
内界是配位单元,外界是简单离子。
又如K3[Cr(CN)6]之中,内界是[Cr(CN)6]3–,外界是K+。
配合物可以无外界,但不能没有内界,如Ni(CO)4。
(2)中心离子(原子)和配位体:a.中心离子(原子):又称配合物的形成体或中心体,多为过渡金属离子,如Fe3+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+,也有电中性的原子为配合物的中心原子,如Ni(CO)4、Fe(CO)5中的Ni和Fe都是电中性的原子。
只要能提供接纳孤对电子的空轨道的离子或原子均可作中心体。
b.配位体:含有孤对电子的阴离子或分子。
如NH3、Cl—、CN—等。
配位体中直接同中心原子配合的原子,叫做配位原子。
如[Cu(NH3)4]2+配阳离子中,NH3是配位体,其中N原于是配位原子。
配位原子经常是含有孤对电子的原子。
金属离子螯和剂

一.络合与螯合络合物是由单基配位体(阴离子或分子)通过配位键结合于中心离子(或中性原子)周围而形成的跟原来组分性质不同的分子或离子。
配位化合物简称络合物。
[Cu(NH3)4]SO4、[Pt(NH3)2C12]、K4[Fe(CN)6]等都是络合物。
现以[Cu(NH3)4]SO4为例说明络合物的组成。
(1)络合物的中心离子,大多是过渡金属离子,如Fe3+、Fe2+、Cu2+、Ag+、CO3+等。
(2)配体(曾用名配位体)可以是分子,如NH3、H2O、CO,也可以是阴离子,如CN-、F-、Cl-、SCN-。
配体的特点是都有孤对电子(∶),如∶NH3、 CO∶等。
(3)中心离子跟配体结合的数目叫配位数,最常见的配位数是4和6。
(4)中心离子跟配体组成配位本体,列入方括弧内。
带电荷的配位本体叫配离子(旧称络离子)。
例如,[Cu(NH3)4]2+是配阳离子,[Fe(CN)6]4-是配阴离子。
它们各跟带相反电荷的离子形成络合物,螯合物是由中心离子和多齿配体结合而成的具有环状结构的配合物。
在螯合物的结构中,一定有一个或多个多齿配体提供多对电子与中心体形成配位键。
“螯”指螃蟹的大钳,此名称比喻多齿配体像螃蟹一样用两只大钳紧紧夹住中心体。
形成螯合物的第一个条件是螯合剂必须有两个或两个以上都能给出电子对的配位原子(主要是N,O,S等原子)。
第二个条件是每两个能给出电子对的配位原子,必须隔着两个或三个其他原子,因为只有这样,才可以形成稳定的五原子环或六原子环。
螯合物通常比一般配合物要稳定,其结构中经常具有的五或六元环结构更增强了稳定性。
正因为这样,螯合物的稳定常数都非常高,许多螯合反应都是定量进行的,可以用来滴定。
使用螯合物还可以掩蔽金属离子。
形成螯合物的多基配体称为螯合剂。
大多是含N、S、O等配位原子的有机分子或离子。
常见的螯合剂如下:乙二胺(en),二齿2,2'-联吡啶(bipy),二齿草酸根(ox),二齿乙二胺四乙酸(EDTA),六齿分析化学中重要的螯合剂如下:1. “OO 型”这类螯合剂以两个氧原子为键合原子,如:羟基酸, 多元酸,多元醇,多元酚等.2. “NN 型”通过氮原子与中心离子键合,如:各种有机胺类或含氮杂化合物等.氮染料等.( 氨羧螯合剂是一类以氨基二乙酸为基体的配位剂,目前应用最广的是乙二胺四乙酸,EDTA).4. 含硫螯合剂可分为”SS 型”,”SO 型”,”SN 型”.综上可以看出,螯合是络合的一种特殊的形式,均与金属离子形成一种配位化合物,只是络合是中心离子与单基配位体形成,而螯合物是中心离子与多齿型配位体形成的一种更加稳定的环状配位化合物。
第六章1络合物和螯合物

质子化常数
p169
形成常数----质子化常数 形成常数 质子化常数: 质子化常数 解离常数的倒数
6.1.4 EDTA螯合物 螯合物 EDTA与大多 与大多 数金属离子形 成螯合物时络 合比为1:1. 合比为
EDTA试剂 试剂 的性质和特点: 的性质和特点:
a. 配位能力强;氨氮和羧氧 配位能力强; 两种配位原子; 两种配位原子; b. 多元弱酸;EDTA可获得 多元弱酸; 可获得 两个质子,生成六元弱酸; 两个质子,生成六元弱酸; c. 与金属离子能形成多个多 元环,配合物的稳定性高; 元环,配合物的稳定性高; d. 与大多数金属离子 ∶1配 与大多数金属离子1∶ 配 位, 计算方便; 计算方便;
EDTA的螯合物特点 的螯合物特点
⒈配位性能广泛,络合物稳定 配位性能广泛,
O C H2 C N H2 C C O O O C O Co O H2 O C CH2 N CH2 C CH2 O
2.络合比 络合比(coordination)简单(一般为1∶1 ) 简单( 络合比 简单 ∶ 少数为2:1型 如 少数为 型 (如:Mo(Ⅴ) Ⅴ 酸度高时形成酸式鳌合物MHY 不稳定, 酸度高时形成酸式鳌合物 不稳定, 可忽略 酸度低时形成碱式鳌合物MOHY 酸度低时形成碱式鳌合物 可定性分析 3.络合物易溶于水 络合物易溶于水, 3.络合物易溶于水,与无色离子形成无色螯 合物,与有色离子形成颜色更深的螯合物。 合物,与有色离子形成颜色更深的螯合物。
简单配合物: 简单配合物: Cu(NH3)42+ 2+:中心离子, Cu 中心离子, 轨道未充满,电子对接受体; d轨道未充满,电子对接受体; N:配位原子, :配位原子, 含有孤对电子,电子给予体; 含有孤对电子,电子给予体; 配位体,络合剂; NH3:配位体,络合剂; 4个N:配位数; 4:配位体数. 个 :配位数; :配位体数.
螯合剂和络合物的区别

螯合剂和络合物的区别作者admin 文章来源本站原创点击数1511 更新时间2007-11-21 一、螯合剂的概念由一个简单正离子称为中心离子和几个中性分子或离子称为配位体结合而成的复杂离子叫配离子又称络离子含有配离子的化合物叫配位化合物。
在配合物中中心离子与配位体通过配位键结合。
配位键是一种特殊的共价键通常的共价键是由两个成键·原子绷出一个电子形成共同电子对的而在配位键中是由一个原子提供电子对另一原手提供攀删道形成的。
为了区别把共价键用“一”表示如H··HHHH—H配位键奶删“←”表示箭头指向提供空轨道的原子如CuNH3CuNH3Cu←NH3。
如果配位体中只有一个配位原子则中心离子与配位体之间只能形成一个配位键。
而有些配位体分瑚中含有两个以上的配位原子而且这两个原子间相隔着两至三个其他非配位原子时这个硼体就可以与中心离子或原子同时形成两个以上的配位键并形成一个包括两个配位剿五元或六元环的特殊结构把这种配合物称为螯合物。
螯合物比一般配合物更稳定。
把能形成螯合物的配位体叫整合剂。
螯合剂包括无机和有机两类。
它们在清洗过程中蕉着重要用途。
二、无机金属离子螯合剂聚磷酸盐螯合剂的缺点是它们在高温下会发生水解而分解使螯合能力减弱或丧失。
而且其螯合能力受pH值影响较大兰般只适合在碱性条件下作螯合剂。
一般说来这些无机螯合剂对重金属离子特别是铁离子的螯合能力较差。
由于以上缺点使无机螯合剂的用途受到限制通常只用于对钙、镁离子螯合所以常作为硬水软化剂。
三、有机金属离子螯合剂能与重金属离子起螯合作用的有机化合物很多如羧酸型、有机多元膦酸等。
1羧酸型在清洗剂中使用的羧酸型螯合剂主要有氨基羧酸类和羟基羧酸类等。
1氨基羧酸类氨基羧酸用作螯合剂的有乙二胺四乙酸EDTA氨基三乙酸又称次氮基三乙酸NTA二亚乙基三胺五乙酸及其盐等。
它们对钙、镁离子均有较强的螯合作用。
从单位质量的三种酸螯合钙离子的数量看以NTA螯合最多ZDTA其次DTPA再次。
配位化学-络合与螯合

M
O—C=O M O—C=O
●●
●●
草酸根离子,有两个配位原子,和金属离子形成五员环
—
O—C
●●
●●
C—O—
●●
乙二胺四乙酸根离子, 共有6个配位原子,和Ca、 Mg等离子结合,形成5个五员环。
N—CH2 —CH2 —N
●●
—
O—C
●●
C— O—
●●
在螯合物中,中心离子和鏊合剂的分子比一般不叫配位数,而叫鏊 合比。例如:一个中心离子和一个配体结合,螯合比为1∶1。 例如: 在[Zn(en)2]中,Zn2+:en的螯合比为1∶2, 在[Zn(EDTA)]中,Zn2+:en的螯合比为1∶1
9.2螯合物
9.2.1螯合物的定义
前面见到的络合物中,配体如F 、—OH 、CN 、 —SCN 、
— — — —
— NO2 、NH3、H2O等全以一个配位原子与中心离子(原子)结合,因此这类配 体叫单齿(单基)配体。
如果一个配体上有两个配位原子同时与中心离子结合时,这个配体叫二齿配体。 — — 如C2O4 、H2N—CH2 —CH2 —NH2、 H2N —CH2 —COO
9.2.2螯合物的性质
螯合物比普通络合物要稳定得多,五元环或六元环的螯合物最为稳定, 四元环、七元环和八元环的螯合物比较少见,形成螯环的数目越多,稳定 性也越大。 金属螯合物不仅有较高的稳定性,还常常是难溶于水的或带有特征颜 色的化合物,在分析工作中利用这一特点可作为离子的分离和检验试剂。
例如:丁二酮肟是鉴定Ni2+的特效试剂,它与Ni2+在稀氨溶液中生成樱桃红色 的沉淀,生物学中测定蛋白质用的二缩脲反应也是利用二缩脲与Cu 2+生产特殊的兰 色螯合物。 生物中的血红素是Fe2+的螯合物,叶绿素是Mg2+离子的螯合物,配体都是卟啉。 土壤中直接施加磷肥,P会和Fe3+,Al3+等金属离子形成难溶解的AlPO4 FePO4,不能被作物吸收。当施加磷肥后,在施加有机肥,其中的羟基酸,如柠檬 酸、酒石酸等与Fe3+,Al3+等金属离子形成易溶解的螯合物,可提高可溶性P的肥效。 微量元素在人体内几乎全部以螯合物的形式吸收和利用。
螯合铁和络合铁

螯合铁和络合铁螯合铁和络合铁是两种化合物,都含有铁离子,并与其他化合物形成稳定的配合物。
它们在生物学、医学和工业领域具有广泛的应用和重要的意义。
螯合铁是指铁离子与有机分子中的一个或多个原子以均匀分布的方式发生配位作用而形成的络合物。
这些有机分子中的原子可以是氧、氮、硫等。
由于螯合配合物中配体分子与金属离子之间的键能较大,所以螯合配合物在溶液中具有较高的稳定性。
螯合铁在医学中被广泛应用于金属螯合治疗和诊断。
例如,某些疾病如铁过载症、放射性铁转运病等可以通过螯合铁配合物来进行治疗。
这些配合物可以与体内过剩的铁离子结合,增加溶解度,促进铁的排除。
此外,螯合铁配合物还可以用于MRI(磁共振成像)的增强剂,可以增强信号并提高图像的清晰度。
络合铁是指铁离子与配体发生络合反应形成的稳定的配合物。
络合反应是指金属离子与配体分子之间发生配位键形成,从而形成化学键。
络合铁在工业领域具有广泛的应用。
例如,络合铁常用于催化剂和催化反应中。
铁离子对于氧化还原反应具有良好的催化活性,并且络合反应可以增强铁离子的稳定性,从而延长催化剂的使用寿命。
此外,络合铁在水处理、废水处理和金属离子的分离等方面也有应用。
络合铁配合物可以与金属离子形成络合物,从而使金属离子变得可溶于水,并能通过其他方法进行分离和回收。
螯合铁和络合铁在生物学和医学中也具有重要的应用。
铁是生物体中重要的微量元素,参与多种生物活性反应。
螯合铁可以提高铁的溶解度和生物利用率,从而促进铁的吸收和利用。
在医学中,螯合铁配合物被广泛应用于缺铁性贫血和其他铁代谢障碍的治疗。
而对于某些病原体如细菌和病毒,络合铁可以作为一种抗菌和抗病毒的药物,通过与病原体中的铁结合,使其无法正常生长和复制。
综上所述,螯合铁和络合铁都是重要的化合物,具有广泛的应用和重要的意义。
它们在生物学、医学和工业领域的应用为我们带来了许多新的治疗和分析方法。
通过进一步的研究和发展,相信螯合铁和络合铁将会在更多的领域发挥其重要的作用。
螯合物-配合物-络合物

配位键,又称配位共价键,或简称配键,是一种特殊的共价键。
当共价键中共用的电子对是由其中一原子独自供应时,就称配位键。
配位键形成后,就与一般共价键无异。
形成条件配位键的形成需要两个条件:一是中心原子或离子,它必须有能接受电子对的空轨道;二是配位体,组成配位体的原子必须能提供配对的孤对电子。
当一路易斯碱供应电子对给路易斯酸而形成化合物时,配位键就形成了。
例如气态氨NH3和气体三氟化硼BF3形成固体NH3BF3化合价在配位化合物中,由电负性小的元素原子向电负性大的元素原子提供孤对电子形成配位键时,每个有一对孤对电子的前者(电负性小的原子)显示+2价,后者显示-2价。
反之,由电负性大的元素原子提供孤对电子与电负性小的元素原子之间形成配位键时,两种元素都无价态变化。
常见配位键化合物∙一氧化碳CO,其中碳氧间的三对共用电子对有一配位键,两个正常共价键。
∙铵根NH4+,其中N原子与左下右的H原子以极性键结合,与上边的H以配位键结合,由N原子提供孤对电子螯合物(英语:Chelation)是配合物的一种在螯合物的结构中,一定有一个或多个多齿配体提供多对电子与中心体形成配位键。
“螯”指螃蟹的大钳,此名称比喻多齿配体像螃蟹一样用两只大钳紧紧夹住中心体。
金属EDTA螯合物螯合物通常比一般配合物要稳定,其结构中经常具有的五或六元环结构更增强了稳定性。
正因为这样,螯合物的稳定常数都非常高,许多螯合反应都是定量进行的,可以用来滴定。
使用螯合物还可以掩蔽金属离子。
可形成螯合物的配体叫螯合剂。
常见的螯合剂如下:∙乙二胺(en),二齿∙2,2'-联吡啶(bipy),二齿∙1,10-邻二氮杂菲(phen),二齿∙草酸根(ox),二齿∙乙二胺四乙酸(EDTA),六齿值得一提的是EDTA。
它能提供2个氮原子和4个羧基氧原子与金属配合,可以用1个分子把需要6配位的钙离子紧紧包裹起来,生成极稳定的产物。
螯合物在工业中用来除去金属杂质,如水的软化、去除有毒的重金属离子等。
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配位键,又称配位共价键,或简称配键,是一种特殊的共价键。
当共价键中共用的电子对是由其中一原子独自供应时,就称配位键。
配位键形成后,就与一般共价键无异。
形成条件配位键的形成需要两个条件:一是中心原子或离子,它必须有能接受电子对的空轨道;二是配位体,组成配位体的原子必须能提供配对的孤对电子。
当一路易斯碱供应电子对给路易斯酸而形成化合物时,配位键就形成了。
例如气态氨NH3和气体三氟化硼BF3形成固体NH3BF3化合价在配位化合物中,由电负性小的元素原子向电负性大的元素原子提供孤对电子形成配位键时,每个有一对孤对电子的前者(电负性小的原子)显示+2价,后者显示-2价。
反之,由电负性大的元素原子提供孤对电子与电负性小的元素原子之间形成配位键时,两种元素都无价态变化。
常见配位键化合物•一氧化碳CO,其中碳氧间的三对共用电子对有一配位键,两个正常共价键。
•铵根NH4+,其中N原子与左下右的H原子以极性键结合,与上边的H以配位键结合,由N原子提供孤对电子螯合物(英语:Chelation)是配合物的一种在螯合物的结构中,一定有一个或多个多齿配体提供多对电子与中心体形成配位键。
“螯”指螃蟹的大钳,此名称比喻多齿配体像螃蟹一样用两只大钳紧紧夹住中心体。
金属EDTA螯合物螯合物通常比一般配合物要稳定,其结构中经常具有的五或六元环结构更增强了稳定性。
正因为这样,螯合物的稳定常数都非常高,许多螯合反应都是定量进行的,可以用来滴定。
使用螯合物还可以掩蔽金属离子。
可形成螯合物的配体叫螯合剂。
常见的螯合剂如下:•乙二胺(en),二齿•2,2'-联吡啶(bipy),二齿•1,10-邻二氮杂菲(phen),二齿•草酸根(ox),二齿•乙二胺四乙酸(EDTA),六齿值得一提的是EDTA。
它能提供2个氮原子和4个羧基氧原子与金属配合,可以用1个分子把需要6配位的钙离子紧紧包裹起来,生成极稳定的产物。
螯合物在工业中用来除去金属杂质,如水的软化、去除有毒的重金属离子等。
一些生命必须的物质是螯合物,如血红蛋白和叶绿素中卟啉环上的4个氮原子把金属原子(血红蛋白含Fe2+,叶绿素含Mg2+)固定在环中心。
配位化合物,简称配合物,也叫错合物、络合物,包含由中心原子或离子与几个配体分子或离子以配位键相结合而形成的复杂分子或离子,通常称为配位单元[1]。
凡是含有配位单元的化合物都称做配位化合物[2]。
研究配合物的化学分支称为配位化学。
配合物是化合物中较大的一个子类别,广泛应用于日常生活、工业生产及生命科学中,近些年来的发展尤其迅速。
它不仅与无机化合物、有机金属化合物相关连,并且与现今化学前沿的原子簇化学、配位催化及分子生物学都有很大的重叠。
概述讨论经典配位化合物时,常会提到以下的术语[3]:•配位键、配位共价键:配位化合物中存在的化学键,由一个原子提供成键的两个电子,成为电子给予体,另一个成键原子则成为电子接受体。
参见酸碱反应和路易斯酸碱理论。
•配位单元:化合物含有配位键的一部分,可以是分子或离子。
•配离子:含有配位键的离子,可以是阳离子或阴离子。
•内界、外界:内界指配位单元,外界与内界相对。
•配体、配位体、配位基:提供电子对的分子或离子。
•配位原子:配体中,提供电子对的原子。
•中心原子、金属原子:一般指接受电子对的原子。
•配位数:中心原子周围的配位原子个数。
•螯合物:含有螯合配体的配合物。
此外,含有多个中心原子的配合物称为多核配合物,连接两个中心原子的配体称为桥联配体,以羟基桥联的称为羟联,以氧基桥联的称为氧联。
历史主条目:阿尔弗雷德·维尔纳人们很早就开始接触配位化合物,当时大多用作日常生活用途,原料也基本上是由天然取得的,比如杀菌剂胆矾和用作染料的普鲁士蓝。
最早对配合物的研究开始于1798年。
法国化学家塔萨厄尔首次用二价钴盐、氯化铵与氨水制备出CoCl3.6NH3,并发现铬、镍、铜、铂等金属以及Cl−、H2O、CN−、CO和C2H4也都可以生成类似的化合物。
当时并无法解释这些化合物的成键及性质,所进行的大部分实验也只局限于配合物颜色差异的观察、水溶液可被银离子沉淀的摩尔数以及电导的测定。
对于这些配合物中的成键情况,当时比较盛行的说法借用了有机化学的思想,认为这类分子为链状,只有末端的卤离子可以离解出来,而被银离子沉淀。
然而这种说法很牵强,不能说明的事实很多。
1893年,瑞士化学家维尔纳总结了前人的理论,首次提出了现代的配位键、配位数和配位化合物结构等一系列基本概念,成功解释了很多配合物的电导性质、异构现象及磁性。
自此,配位化学才有了本质上的发展。
维尔纳也被称为“配位化学之父”,并因此获得了1913年的诺贝尔化学奖。
1923年,英国化学家西季威克提出“有效原子序数”法则(EAN),提示了中心原子的电子数与它的配位数之间的关系。
很多配合物,尤其是羰基配合物,都是符合该法则的,但也有很多不符合的例子。
虽然这个法则只是部分反映了配合物形成的实质,但其思想却也推动了配位化学的发展。
现代的配位化学不再拘泥于电子对的施受关系,而是很大程度上借助于分子轨道理论的发展,开始研究新类型配合物如夹心配合物和簇合物。
其中一个典型的例子便是蔡氏盐—K[Pt(C2H4)Cl3]。
虽然该化合物早在1827年便已经制得,但直到1950年才研究清楚其中的反馈π键性质。
分类配位化合物可分成传统配位化合物及有机金属化合物。
•传统配位化合物由一个以上的配离子(也叫离子复合物)形成,配位键中的电子“几乎”全部由配体提供。
典型的配体包括H2O、NH3、Cl−、CN−和en。
例子:[Co(EDTA)]−、[Co(NH3)6]Cl3、[Fe(C2O4)3]K3和[Cr(H2O)6]Cl3。
•有机金属化合物指含有金属-碳化学键的化合物,配体为有机基团(如烯烃、炔烃、烷基、芳香环)或性质类似的化学品,如膦、氢负离子、一氧化碳。
例子:(C5H5)Fe(CO)2CH3、Fe(CO)5、Cp2TiMe2。
与配位化学有交盖的化学分支如:•生物无机化学——其中的配合物配体存在于自然界中,常为氨基酸侧链和辅酶,如卟啉。
例子包括血红素。
•原子簇化学——用金属原子作配体,如Ru3(CO)12。
结构构型配位化合物的构型由配位数所决定,也就是化合物中心原子周围的配位原子个数。
配位数与金属离子和配体的半径、电荷数和电子构型有关,一般在2-9之间,镧系元素和锕系元素的配合物中常会出现10以上的配位数。
把围绕中心原子的配位原子看作点,以线连接各点,就得到配位多面体。
配位数与配合物构型的关系列在下表:[4]配位数构型图形3D 实例2 直线型D∞hHgCl2、Ag(NH3)2+、[Au(CN)2]−3 平面三角形HgI3−、Pt(PPh3)3、Fe[N(Si(CH3)3)2]34四面体Ni(CO)4、MnO4−、SnCl4平面正方形cis-Pt(NH3)2Cl2、PtCl42−、Ni(CN)42−5 三角双锥Fe(CO)5、CdCl53−四方锥[InCl5]2−、SbF52−6 八面体[Ti(H2O)6]3+、[Co(en)3]3+、[Cu(NH3)6]2+7 五角双锥[ZrF7]2−、[UO2F5]3−五配位中,常常涉及到三角双锥和四方锥两种构型的互变,因此,很大一部分五配位化合物的结构是介于这两个结构之间的一种中间结构。
六配位的化合物除极其常见的八面体外,也有可能是三角棱柱结构,例如单核配合物[Re(S2C2Ph2)3]即属于这一类。
七配位中,配合物还可能是单帽八面体或单帽三角棱柱体结构。
更高配位数的化合物中,八配位的可以是四方反棱柱体、十二面体、立方体、双帽三角棱柱体或六角双锥结构;九配位的可以是三帽三角棱柱体或单帽四方反棱柱体结构;十配位的可以是双帽四方反棱柱体或双帽十二面体结构;十一配位的化合物很少,可能是单帽五角棱柱体或单帽五角反棱柱体;十二配位的如[Ce(NO3)6]3−,为理想的二十面体;十四配位的为双帽六角反棱柱体。
再高的配位数非常罕见,如最近研究的PbHe152+,该离子中铅的配位数至少为15。
[5]以上只是配合物构型的理想情况。
实际中的配合物结构常会发生畸变,原因可能是位阻效应、电子效应(参见姜-泰勒效应)或配体种类的缘故等。
异构现象异构现象是配合物具有的重要性质之一。
它不仅影响配合物的物理和化学性质,而且与其稳定性、反应性和生物活性也有密切关系。
重要的配合物异构现象包括立体异构和结构异构。
立体异构立体异构是化学式和原子排列次序都相同,仅原子在空间排列不同的异构现象。
立体异构主要分为几何异构和光学异构。
几何异构几何异构是组成相同的配合物的不同配体在空间几何排列不同而致的异构现象,主要出现在配位数为4的平面正方形和配位数为6的八面体结构中,以顺式-反式异构体与面式-经式异构体的形式存在。
从空间关系上考虑,顺式(cis-)是指相同的配体处于邻位,反式(trans-)是指相同的配体处于对位。
八面体[MA3B3]的两种异构体中,面式(fac-)或顺-顺式指3个A和3个B各占八面体的三角面的顶点,经式(mer-)或顺-反式是指3个A和3个B在八面体外接球的子午线上并列。
见下图:•cis-[CoCl2(NH3)4]+ trans-[CoCl2(NH3)4]+ fac-[CoCl3(NH3)3] mer-[CoCl3(NH3)3] 不对称双齿配体的平面正方形配合物[M(AB)2]也有可能有几何异构现象,结构类似于上面的顺铂,见下图:顺铂(左)与其反式异构体具有截然不同的抗癌活性多核配合物也有几何异构现象。
例如,Pt(II)的双核配合物[Pt2(PPr3)2(SEt)2Cl2]的顺反异构体都已制得,且室温下其苯溶液都是稳定的。
但反式在热的或冷的苯溶液中加入痕量三丙基膦作催化剂就能完全转变为顺式。
[4]光学异构光学异构是立体异构的另一种形式,两种光学异构体会使平面偏振光发生等量但不同方向的偏转,因此又称旋光异构或对映异构。
大多数配合物在溶液中都会逐渐失去旋光性,这一过程称为消旋作用。
根据具体情况的不同,消旋机理可能是分子间或分子内的。
最简单的配合物光学异构体为四面体型,中心原子与四个不同的基团相连,分子不能与镜像重合。
例如[Be II(C6H5COCHCOCH3)2]。
而对于八面体构型的配合物而言,光学异构主要发生在以下几种情况下:1.[M(AA)3]型,如三-(草酸根)合铬(III)、[Co{(OH)2Co(NH3)4}3]Cl6 (第一个制得的具有旋光性且不含碳的化合物—Hexol)。
2.[M(AA)2X2]型,如[Rh(en)2Cl2]+。
3.[M(AB)3]型,如[Co(gly)3]。
4.[M(AA)B2X2]型,如[Co(en)(NH3)2Cl2]+。