配合物的基本概念

配合物的基本概念第五章配位化合物配位化合物简称配合物，又称络合物，是一类非常广泛和重要的 化合物。随着科学技术的发展，它在科学研究和生产实践中显示出越 来越重要的意义，配合物不仅在化学领域里得到广泛的应用，并且对 生命现象也具有重要的意义。例如，在植物生长中起光合作用的叶绿 素，是一种含镁的配合物；人和动物血液中起着输送氧作用的血红素， 是一种含有亚铁的配合物；维生素B12是一种含钻的配合物；人体内各 种酶（生物催化剂）的分子几乎都含有以配合状态存在的金属元素。 因此学习有关配合物的基本知识，对学习医学来说也是十分必要的。第一节配合物的基本概念一、配合物的定义如果在硫酸铜溶液中加入氨水，首先可得到浅蓝色碱式硫酸铜Cu （OH）2SO4沉淀，继续加入氨水，则沉淀溶解而得到深蓝色溶液。显 然由于加入过量的氨水，NH3分子与Cu2+离子间已发生了某种反应。经研究确定，在上述溶液中生成了深蓝色的复杂离子Cu（NH3）4 2+。从溶液中还可结晶出深蓝色Cu（NH3）4SO4晶体。这说明CuSO4 溶液与过量氨水发生了下列反应：或离子方程式已知NaCN, KCN有剧毒，但是亚铁氤化钾（K4Fe（CN）6）和铁氤 化钾（K3Fe（CN）6）虽然都含有氤根，却没有毒性，这是因为亚铁离 子或铁离子与氤根离子结合成牢固的复杂离子，失去了原有的性质。由一个阳离子（如Cu2+或Fe3+）和几个中性分子（如NH3）或阴离 子（如CN-）以配价键结合而成的，具有一定特性的复杂粒子，其带有 电荷的叫配离子或络离子，其不带电荷的叫配合分子或络合分子。配 合分子或含有配离子的化合物叫配合物。例如：Cu（NH3）4SO4, K4F e（CN）6，K3Fe（CN）6，K2HgI4，Ag（NH3）2NO3，Pt（NH3）2C L4，Co（NH3）5（H2O）CL3等都是配合物。二、配合物的组成（一）中心离子中心离子也称配合物的形成体，它是配合物的核心部分，位于配 离子（或分子）的中心，一般都是带正电荷的，具有空的价电子轨道 的阳离子。例如，上例中的Cu2+，Fe3+，Pt4+等。中心离子绝大数都 是金属离子。其中的过渡金属离子是较强的配合物形成体。（二）配位体在配离子中同中心离子配合的离子（或分子）叫配位体。配位体 是含有孤对电子的分子或阴离子，直接同中心离子结合的原子称为配 位原子。配位原子主要属于周期表中V、W、W三个主族元素。一个 配位体可能含有一个以上的配位原子。配合物一般可分为内界和外界两个组成部分。中心离子和配位体组成 配合物的内界，在配合物的化学式中一般用方括号表示内界，方括号 以外的部分为外界。例如，在Cu（NH3）4SO4中，四个NH3和一个Cu2+ 组成内界，一个SO2-4为外界。在K3Fe(CN)6 中，六个CN一和一个F3 +组成内界，三个K+为外界。在Pt(NH3)CL4 中，二个NH3，四个CL-和Pt4+为内界，它没有外 界。配位体按所含配位原子的数目，可分为单齿配体和多齿配体。只 有一个配位原子同中心离子配合的配位体，称为单齿(或一价)配体， 如F-，CL-，Br-，I-，CN-，NO-2，NO-3，NH3，H2O等。有两个以上的 配位原子同时跟一个中心离子配合的配位体，统称为多齿配体，如乙 二胺H2N-CH2-CH2-NH2，有两个氨基氮是配位原子。又如，乙二胺四乙 酸根(-OOC-CH2)2N-CH2-CH2-N(CH2-COO-)2中，除有两个氨基氮是配位 原子外，还有四个羟基氧也是配位原子。现将常见的配位体列入表5-1。表5-1常见的配位体配位原子配位体举例卤素F-，CL-，Br-,I-OH2O，RCOO-，C2O2-4 (草酸根离子)NNH3, NO （亚硝基），NH2-CH2-CH2-NH2 （乙二胺）CCN-（氤离子）SSCN-（硫氤根离子）（三）配位数在内界里，与中心离子的结合的配位原子的数目，叫做该中心离 子的配位数。一般中心离子的配位数为2, 4, 6, 8。最常见的是4和6（表 5-2）表5-2常见离子的配位数配位数离子2 Ag+， Cu2+， Au+4 Zn2+， Cu2+， Hg2+， Ni2+， Co2+， Pt2+， Pd2+， Si4+， Ba2+6 Fe2+， Fe3+， Co2+， Co3+， Cr3+， Pt4+， Pd4+， Al3+， Si4+， Ca2+， Ir3+8 Mo4+， W4+， Ca2+， Ba2+， Pb2+配位数离子在计算中心离子的配位数时，一般是先在配合物中确定中心离子 和配位体，接着找出配位原子的数目。如果配位体是单齿的，配位体 的数目就是该中心离子的配位数。例如，Pt(NH3)4Cl2和Pt(NH3)2C 12中的中心离子都是Pt2+，而配位体前者是NH3，后者是NH3和Cl-， 这些配位体都是单齿的，因此它们的配位数都是4。如果配位体是多齿的，那么配位体的数目显然不等于中心离子的 配位数(见螯合物一节)。(四) 配离子(或络离子)的电荷配离子的电荷等于中心离子电荷与配位体电荷的代数和。Cu(NH3)42+2+4X0=+2Fe(CN)63- +3+6X(-1)=-3Fe(CN)64- +2+6X(-1)=-4HgI42- +2+4X(-1)=-2三、配合物的命名配合物的命名方法从一般无机物的命名原则：阴离子名称在前， 阳离子名称在后；当配离子是阳离子时，外界阴离子为酸根；当配离 子是阴离子时，则该配离子为酸根。命名时，酸根为简单离子时称 “某化某”，酸根为复杂离子时称“某酸某”。在命名配离子时，要 在形成体与配位体的名称间加个“合”字，并按下列顺序列出其组成 部分的名称。配位体数-配位体名称-“合”字-形成体名称-形成体价 态(用罗马数字表示)。当配位体个数为一时，有时可将“一”字省 去。若形成体仅有一种价态时也可不加注罗马数字。如果内界中含有 不止一种配位体，则命名时，阴离子配位体在先，中性分子配位体在 后。对于几种不同阴离子组成的配位体，命名顺序为：简单阴离子-复 杂阴离子-有机酸根离子。对于几种中性分子组成的配位体，命名顺序 为：简单阴离子-复杂阴离子-有机酸根离子。对于几种中性分子组成 的配位体，命名顺序为：水-氨-有机分子。配位体的个数用一、二、三等表示。中心离子的价态用I、ii、m等表示。例如：Cu(NH3)42+四氨合铜(II)离子Fe(CN)63-六氤合铁(III) 离子配离子是阳离子的配合物：Co(NH3)4CL2C L氯化二氯四氨合钻(I)Cu(NH3)4SO4硫酸四氨合铜(I)配离子是阴离子的配合物：K2PtCL6 六氯合铂(W)酸钾Na4Fe(CN)6六氤合铁(I)酸钠在不致引起误解的情况下，“合”字和价数有时可以省略。如二 氯二氨合铁(I)可称为二氯二氨铂，称为氯化二氨银。有些常见的配合物和配离子可用简称。K4Fe(CN)6亚铁氤化钾K3Fe(CN)6铁氤化钾K2PtCL6氯铂酸钾K2HgI4碘化汞钾Ag（银NH3）2+氨配离子PtCL62-氯铂酸根