概述 絡合物 complex compound
配位化合物的舊稱。按英文名稱,絡合物有兩種含義:一種是指分子中含有配位鍵的化合物;另一種是不含配位鍵,而由特有的相互反應形成的聚集體,例如淀粉與碘形成的藍色物質,抗原與抗體分子的結合物等。前一種化合物按照1980年中國化學會《無機化學命名原則》應稱“配位化合物”。后一種宜稱復雜化合物,簡稱復合物。
絡合物之一
絡合物通常指含有絡離子的化合物,例如絡鹽[ag(nh3)2]cl、絡酸h2[ptcl6]、絡堿[cu(nh3)4](oh)2等;也指不帶電荷的絡合分子,例如[fe(scn)3]、[co(nh3)3cl3]等。配合物又稱絡合物。
絡合物的組成以[cu(nh3)4]so4為例說明如下:
(1)絡合物的形成體,常見的是過渡元素的陽離子,如fe3+、fe2+、cu2+、ag+、pt2+等。
(2)配位體可以是分子,如nh3、h2o等,也可以是陰離子,如cn-、scn-、f-、cl-等。
(3)配位數(shù)是直接同中心離子(或原子)絡合的配位體的數(shù)目,最常見的配位數(shù)是6和4。
絡離子是由中心離子同配位體以配位鍵結合而成的,是具有一定穩(wěn)定性的復雜離子。在形成配位鍵時,中心離子提供空軌道,配位體提供孤對電子。
絡離子比較穩(wěn)定,但在水溶液中也存在著電離平衡,例如:
[cu(nh3)4]2+=cu2++4nh3
因此在[cu(nh3)4]so4溶液中,通入h2s時,容易生成cus(極難溶)
絡合物之二
含有絡離子的化合物屬于絡合物。
我們早已知道,白色的無水硫酸銅溶于水時形成藍色溶液,這是因為生成了銅的水合離子。銅的水合離子組成為[cu(h2o)4]2+,它就是一種絡離子。膽礬cuso4·5h2o就是一種絡合物,其組成也可寫為[cu(h2o)4]so4·h2o,它是由四水合銅(ⅱ)離子跟一水硫酸根離子結合而成。在硫酸銅溶液里加入過量的氨水,溶液由藍色轉變?yōu)樯钏{。這是因為四水合銅(ⅱ)離子經(jīng)過反應,最后生成一種更穩(wěn)定的銅氨絡離子[cu(nh3)4]2+而使溶液呈深藍色。如果將此銅氨溶液濃縮結晶,可得到深藍色晶體[cu(nh3)4]so4,它叫硫酸四氨合銅(ⅱ)或硫酸銅氨,它也是一種絡合物。
又如,鐵的重要絡合物有六氰合鐵絡合物:亞鐵氰化鉀
k4[fe(cn)6](俗名黃血鹽)和鐵氰化鉀k3[fe(cn)6](俗名赤血鹽)。這些絡合物分別含的六氰合鐵(ⅱ)酸根[fe(cn)6]4-絡離子和六氰合鐵(ⅲ)酸根[fe(cn)6]3-絡離子,它們是由cn-離子分別跟fe2+和fe3+絡合而成的。
由以上例子可見:絡離子是由一種離子跟一種分子,或由兩種不同離子所形成的一類復雜離子。
絡合物一般由內界(絡離子)和外界兩部分組成。內界由中心離子(如fe2+、fe3+、cu2+、ag+等)作核心跟配位體(如h2o、nh3、cn-scn-、cl-等)結合在一起構成。一個中心離子結合的配位體的總數(shù)稱為中心離子的配位數(shù)。絡離子所帶電荷是中心離子的電荷數(shù)和配位體的電荷數(shù)的代
以[cu(nh3)4]so4為例,用圖示表示絡合物的組成如下:
絡合物的化學鍵:絡合物中的絡離子和外界離子之間是以離子鍵結合的;在內界的中心離子和配位體之間以配位鍵結合。組成絡合物的外界離子、中心離子和配位體離子電荷的代數(shù)和必定等于零,絡合物呈電中性詳細信息【絡合物】又稱配位化合物。凡是由兩個或兩個以上含有孤對電子(或π鍵)的分子或離子作配位體,與具有空的價電子軌道的中心原子或離子結合而成的結構單元稱絡合單元,帶有電荷的絡合單元稱絡離子。電中性的絡合單元或絡離子與相反電荷的離子組成的化合物都稱為絡合物。習慣上有時也把絡離子稱為絡合物。隨著絡合化學的不斷發(fā)展,絡合物的范圍也不斷擴大,把nh+4、so24-、mno-4等也列入絡合物的范圍,這可稱作廣義的絡合物。一般情況下,絡合物可分為以下幾類:(1)單核絡合物,在1個中心離子(或原子)周圍有規(guī)律地分布著一定數(shù)量的配位體,如硫酸四氨合銅[cu(nh3)4]so4、六氰合鐵(ⅱ)酸鉀k4[fe(cn)6]、四羰基鎳ni(co)4等,這種絡合物一般無環(huán)狀結構。(2)螯合物(又稱內絡合物),由中心離子(或原子)和多齒配位體絡合形成具有環(huán)狀結構的絡合物,如二氨基乙酸合銅:
螯合物中一般以五元環(huán)或六元環(huán)為穩(wěn)定。(3)其它特殊絡合物,主要有:多核絡合物(含兩個或兩個以上的中心離子或原子),多酸型絡合物,分子氮絡合物,π-酸配位體絡合物,π-絡合物等。
【配位化合物】見絡合物條。
【中心離子】在絡合單元中,金屬離子位于絡離子的幾何中心,稱中心離子(有的絡合單元中也可以是金屬原子)。如[cu(nh3)4]2+絡離子中的cu2+離子,[fe(cn)6]4-絡離子中的fe2+離子,ni(co)4中的ni原子等。價鍵理論認為,中心離子(或原子)與配位體以配位鍵形成絡合單元時,中心離子(或原子)提供空軌道,是電子對的接受體。
【配位體】跟具有空的價電子軌道的中心離子或原子相結合的離子或分子。一般配位體是含有孤對電子的離子或分子,如cl-、cn-、nh3、h2o等;如果一個配位體含有兩個或兩個以上的能提供孤對電子的原子,這種配位體稱作多齒配位體或多基配位體,如乙二胺:
h2n—ch2—ch2—nh2,三乙烯四胺:h2n—c2h4—nh—c2h4—nh—c2h4—nh2
等。此外,有些含有π鍵的烯烴、炔烴和芳香烴分子,也可作為配位體,稱π鍵配位體,它們是以π鍵電子與金屬離子絡合的。
【絡離子】見絡合物條。
【內界】在絡合物中,中心離子和配位體組成絡合物的內界,通常寫在化學式的[ 〕內加以標示,如:
【外界】絡合物內界以外的組成部分稱外界。如[cu(nh3)4]so4中的so24-離子。外界離子可以是陽離子,也可以是陰離子,但所帶電荷跟內界絡離子相反。在絡合物中外界離子與內界絡離子電荷的代數(shù)和為零。
【配位數(shù)】在絡合單元中,一個中心離子(或原子)所能結合的配位體的配位原子的總數(shù),就是中心離子(或原子)的配位數(shù)。如[fe(cn)6]4-中,fe2+是中心離子,其配位數(shù)為4,二氨基乙酸合銅(見絡合物)中cu2+是中心離子,它雖然與兩個二氨基乙酸離子絡合,但是直接同它絡合的共有4個原子(2個n原子,2個o原子),因此c2+的配位數(shù)也是4。
【配位原子】配位體中具有孤對電子并與中心離子(或原子)直接相連的原子。
【單齒配位體】又稱單基配位體,是僅以一個配鍵(即孤電子對)與中心離子或原子結合的配位體。如[ag(nh3)2]+中的nh3分子,〔hgl4]2-中的i-離子,[cu(h2o)4]2+中的h2o分子等。
【單基配位體】見單齒配位體條。
【多齒配位體】又稱多基配位體,若一個配位體含有兩個或兩個以上的能提供孤電子對的原子,這種配位體就叫多齒配位體。如乙二胺h2n—ch2—ch2—nh2,乙二胺四乙酸酸根離子(edta):
【多基配位體】見多齒配位體條。
【螯合物】見絡合物條。
【螯環(huán)】螯合物中所形成的環(huán)狀結構。一般以五元環(huán)和六元環(huán)為穩(wěn)定。
【螯合劑】能夠提供多齒配位體和中心離子形成螯合物的物質。
【螯合效應】對同一種原子,若形成螯合物比單基配位體形成的絡合物(非螯合物)要更加穩(wěn)定,這種效應稱作螯合效應。螯合物一般以五元環(huán)、六元環(huán)為最穩(wěn)定,且一個絡合劑與中心離子所形成的螯環(huán)的數(shù)目越多就越穩(wěn)定。以銅離子cu2+和氨分子及胺類形成的絡合物為例:
【內軌型絡合物】價鍵理論認為中心離子(或原子)和配位體以配位鍵結合,中心離子(或原子)則以雜化軌道參與形成配位鍵。若中心離子(或原子)以(n—1)d、ns、np軌道組成雜化軌道與配位體的孤對電子成鍵而形成的絡合物叫內軌型絡合物。如〔fe(cn)6]4-離子中fe2+以d2sp3雜化軌道與cn-成鍵;[ni(cn)4]2-離子中ni2+以dsp2雜化軌道與cn-成鍵。內軌型絡合物的特點是:中心離子(或原子)的電子層結構發(fā)生了變化,沒有或很少有末成對電子,因軌道能量較低,所以一般內軌型絡離子的穩(wěn)定性較強。
【外軌型絡合物】若中心離子(或原子)以ns、np、nd軌道組成雜化軌道與配位體的孤對電子成鍵而形成的絡合物叫外軌型絡合物。如[fef6]3-離子中fe3+以sp3d2雜化軌道與f-成鍵;[ni(h2o)6〕2+離子中ni2+以sp3d2雜化軌道與h2o成鍵。有的資料把中心離子以ns、np軌道組成的雜化軌道和配位體成鍵形成的絡合物也稱作外軌型絡合物,如[zn(nh3)4]2+離子中,zn2+以sp3雜化軌道與nh3成鍵。外軌型絡合物的特點是: