【配合物】的意思_什么是配合物

高中教材一般定义

配位化合物一般指由过渡金属的原子或离子（价电子层的部分d轨道和s、p轨道是空轨道）与含有孤对电子的分子（如CO、NH ₃、H ₂O）或离子（如Cl ^-、CN ^-、NO ^2-等）通过配位键结合形成的化合物。

显然含有配位键的化合物就不一定是配位化合物，如硫酸及铵盐等化合物中尽管有配位键，但由于没有过渡金属的原子或离子，故它们也就不是配位化合物。当然含有过渡金属离子的化合物也不一定是配位化合物，如氯化铁、硫酸锌等化合物就不是配位化合物。

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。

在配合物中，中心原子与配位体之间共享两个电子，组成的化学键称为配位键，这两个电子不是由两个原子各提供一个，而是来自配位体原子本身，例如[Cu(NH ₃) ₄]SO ₄中，Cu ²⁺与NH ₃共享两个电子组成配位键，这两个电子都是由N原子提供的。形成配位键的条件是中心原子必须具有空轨道，而过渡金属原子最符合这一条件。

历史

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CoCl _3·6NH ₃，并发现铬、镍、铜、铂等金属以及Cl、H ₂O、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(C ₂H ₄)Cl ₃]。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。

基本组成

旧称“络合物”。配位化合物由中心原子、配位体和外界组成，例如硫酸四氨合铜（Ⅱ）分子式为[Cu(NH ₃) ₄]SO ₄。中心原子可以是带电的离子，如[Cu(NH ₃) ₄]SO ₄中的Cu ²⁺。配体给出孤对电子或多个不定域电子，中心原子接受孤对电子或多个不定域电子，组成使二者结合的配位键。例如，K ₄[Fe(CN) ₆]、[Cu(NH ₃) ₄]SO ₄ ^2-、[Pt(NH ₃) ₂Cl ₂]和[Ni(CO) ₄]都是配合物。其中：CN:-、∶NH ₃、和∶CO∶是配体，皆有孤对电子(∶)，Fe ²⁺、Cu ²⁺、Pt ²⁺和Ni是中心原子，皆可接受孤对电子。配体和中心原子组成配位本体，列入方括弧中。配合物在溶液中发生部分离解，但仍趋向保持其本体。周期表中所有金属均可作为中心原子，其中过渡金属(见过渡元素)比较容易形成配合物。非金属也可作为中心原子。配体分为单齿配体和多齿配体两种。单齿只有一个配位原子，例如CN ^-、CO、NH ₃和Cl ^-均是单齿配体，配位原子分别是C、N和Cl，它们直接与中心原子键合。多齿有两个或两个以上配位原子：乙二胺H ₂NCH ₂CH ₂NH ₂是双齿配体，配位原子是两个N原子；乙二胺四乙酸根（简称EDTA4-）(-OOCCH ₂)2N-CH ₂-CH ₂-N(CH ₂COO-)2是六齿配体，配位原子是两个N和四个羧基上的O。配体为负离子或中性分子，偶尔也有正离子(如NH ₂NH ⁺)。带电荷的配位本体称为配离子，带正电荷的配离子称配阳离子，带负电荷的称配阴离子。配离子的电荷为金属离子和配体所带电荷之和，例如Fe ²⁺和6CN ^-配位产生[Fe(CN) ₆] ^4-配阴离子，Cu ²⁺和4NH ₃产生[Cu(NH ₃) ₄] ²⁺配阳离子，它们各与带相反电荷的阳离子或阴离子组成配合物。中性配位本体就是配合物，例如Pt ²⁺和2NH ₃及2Cl ^-产生[Pt(NH ₃) ₂Cl ₂];Ni和4CO产生[Ni(CO) ₄]。配合物可为单核或多核，单核只有一个中心原子；多核有两个或两个以上中心原子。上述配合物均为单核配合物；多核配合物如[(CO) ₃Fe(CO) ₃Fe(CO) ₃]。

命名方法

①命名配离子时，配位体的名称放在前，中心原子名称放在后。② 配位体和中心原子的名称之间用“合”字相连。③中心原子为离子者，在金属离子的名称之后附加带圆括号的罗马数字，以表示离子的价态。④ 配位数用中文数字在配位体名称之前。⑤如果配合物中有多种配位体，则它们的排列次序为：阴离子配位体在前，中性分子配位体在后；无机配位体在前，有机配位体在后。不同配位体的名称之间还要用中圆点分开。根据以上规则，〔Cu（NH ₃） ₄〕SO ₄称硫酸四氨合铜（Ⅱ），〔Pt（NH ₃） ₂Cl ₂〕称二氯·二氨合铂（Ⅱ），K〔Pt（C ₂H ₄）Cl ₃〕称三氯·（乙烯）合铂（Ⅱ）酸钾。实际上，配合物还常用俗名，如K ₄〔Fe（CN） ₆〕称黄血盐，K ₃〔Fe（CN） ₆〕称赤血盐，Fe ₄〔Fe（CN） ₆〕 ₃称普鲁士蓝。

在命名配位化合物时，一般遵循中文IUPAC命名法，命名规律有： ^[1-3]

离子配合物以盐的形式处理。命名配位单元时，配体在前，不同配体之间以圆点分隔，且最后一个配体与中心原子名称间要加“合”字。配体的名称列在右表，其顺序主要遵循“先无机后有机”与“先阴离子后中性分子”两条。配体前要加上配体个数，必要时加圆括号将配体名称括起来，以避免歧义。中心原子需在其后标注氧化数，以带圆括号的罗马数字表示。正离子的配合物称氯化物、硝酸盐、硫酸盐等，阴离子的配合物则称某酸钾/钠或某酸。
桥联配体前要加注 μ； η则表示配体有n个原子与中心原子键结（n 即为配体的哈普托数）。对于可能产生键合异构的配合物，需在配体后注明配位原子。

配合物	命名
[NiCl ₄]-	四氯合镍酸(II)根离子
[Cu(NH ₃)Cl ₅]3-	五氯·一氨合铜酸(II)根离子
[Cd(en) ₂(CN) ₂]	二氰·二(乙二胺)合镉(II)
[Co(NH ₃) ₅Cl]SO ₄	硫酸一氯·五氨合钴(III)
Fe ₂Cl ₆( 氯化铁二聚体)	四氯二- μ-氯合二铁(III)
(NH ₄) ₃[Cr(NCS) ₆]	六(硫氰酸根)-N-合铬酸(III)铵

命名规则

一、配合物的命名（供高中生学习使用）

（1）配合物的命名，关键在于配合物内界（即配离子）的命名

处于配合物内界的配离子，其命名方法一般依照如下顺序：自右向左是配位体数——配位体的名称[不同配位体名称之间以中圆点（ ·）分开] ——合——中心离子的名称——中心离子的化合价。

中心离子的化合价由外界离子电荷 /配位体电荷按配合物电荷为零计算得到，在中心离子后面用小括号加罗马数字表示。

例子略。

（2）配合物可看作盐类，若内界是阳离子，外界必是阴离子；若内界是阴离子，外界必是阳离子。可按盐的命名方法命名，自右向左可命名为某酸某或某化某。

如果配合物中有多种配位体，则它们的排列次序为：阴离子配位体在前，中性分子配位体在后；无机配位体在前，有机配位体在后。

例子略。

配合物溶于水易电离为内界配离子和外界离子，而内界的配位体和中心原子通常不能电离。

Eg：[Co（NH ₃） ₅Cl]Cl ₂——〉[Co（NH ₃）5Cl] ²⁺+ 2 Cl ^-，有三分之一的Cl 不能被电离。

二、详细说明（供学术使用）

（1）在配合物中

先阴离子，后阳离子，阴阳离子之间加“化”字或“酸”字，配阴离子看作是酸根。

（2）在配位单元中

①先配体后中心离子（或原子），配体与中心离子（或原子）之间加“合”字。

②配体前面用一、二、三等表示该配体个数。“一”可省略。如易引起误解则需给配体加上括号。

如：二（甲胺），二（三苯基膦）等。

③几种不同的配体之间用“˙”隔开。

④中心离子后面加“（）”，用罗马数字表示中心离子（或原子）的价态。

（3）配体的先后顺序

下述的每条规定均在其前一条的基础上

①先无机配体后有机配体

如PtCl ₂（Ph ₃P） ₂ 二氯˙二（三苯基膦）合铂（Ⅱ）

②先阴离子类配体，后阳离子类配体，最后分子类配体

如K[PtCl ₃（NH ₃）] 三氯˙一氨合铂（Ⅱ）酸钾

③同类配体中，按配位原子的元素符号在英文字母表中的次序分出先后

如[Co（NH ₃） ₅H ₂O]Cl ₃三氯化五氨˙一水合钴（Ⅲ）

④配位原子相同，配体中原子个数少的在前

如[Co（Py）（NH ₃）（NO ₂）（NH ₂OH）]Cl 氯化一硝基˙一氨˙一羟氨˙一吡啶合钴（Ⅱ）

⑤配体中原子个数相同，则按和配位原子直接相连的配体中的其他原子的元素符号在英文字母表中的次序。如NH ^2-和NO ^2-，则NH ^2-在前。

基本分类

按配位体分类，可有：

①水合配合物。为金属离子与水分子形成的配合物，几乎所有金属离子在水溶液中都可形成水合配合物，如〔Cu（H ₂O） ₄〕 ²⁺、〔Cr（H ₂O） ₆〕 ³⁺。

②卤合配合物。金属离子与卤素（氟、氯、溴、碘）离子形成的配合物，绝大多数金属都可生成卤合配合物，如K ₂〔PtCl ₄〕、Na ₃〔AlF ₆〕。

③氨合配合物。金属离子与氨分子形成的配合物，如〔Cu（NH ₃） ₄〕SO ₄。

④氰合配合物。金属离子与氰离子形成的配合物，如K ₄〔Fe（CN） ₆〕。

⑤金属羰基化合物。金属与羰基（CO）形成的配合物。如〔Ni（CO） ₄〕。

按中心原子分类，可有：

①单核配合物。只有一个中心原子，如K ₂〔CoCl ₄〕。

②多核配合物。中心原子数大于1，如〔（H ₃N） ₄Co（OH）（NH ₂）Co（H ₂NCH ₂CH ₂NH ₂） ₂〕Cl ₄。

按成键类型分类，可有：

①经典配合物。金属与有机基团之间形成 σ配位键，如〔Al ₂（CH ₃） ₆〕。

②簇状配合物。至少含有两个金属作为中心原子，其中还含有金属- 金属键，如〔W ₆（Cl ₁₂）Cl ₆〕。

③含不饱和配位体的配合物。金属与配位体之间形成π- σ键或π-π* 反馈键，如K〔PtCl ₂（C ₂-H ₄）〕。

④夹心配合物。中心原子为金属，配位体为有机基团，金属原子被夹在两个平行的碳环体系之间，例如二茂铁〔Fe（C ₅H ₅） ₂〕。

⑤穴状配合物。配位体属于巨环多齿的有机化合物，如具有双环结构的N（CH ₂CH ₂OCH ₂CH ₂OCH ₂CH ₂） ₃N，它们与碱金属和碱土金属形成穴状配合物。

按学科类型分类，可有：

①无机配合物。中心原子和配位体都是无机物。

②有机金属配合物。金属与有机物配位体之间形成的配合物。

③生物无机配合物。生物配位体与金属形成的配合物，如金属酶、叶绿素、维生素B12。

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(H ₂O) ₆]Cl ₃。

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、Cp ₂TiMe ₂。

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。

主要性质

稳定性

通常，配位化合物的稳定性主要指热稳定性和配合物在溶液中是否容易电离出其组分（中心原子和配位体）。配位本体在溶液中可以微弱地离解出极少量的中心原子（离子）和配位体，例如〔Cu（NH ₃） ₄〕 ²⁺可以离解出少量的Cu ²⁺和NH ₃：

配位本体在溶液中的离解平衡与弱电解质的电离平衡很相似，也有其离解平衡常数，称为配合物的稳定常数K。

K越大，配合物越稳定，即在水溶液中离解程度小。

配合物在溶液中的稳定性与中心原子的半径、电荷及其在周期表中的位置有关，也就是该配合物的离子势：φ=Z/r φ为离子势 Z为电荷数 r为半径。过渡金属的核电荷高，半径小，有空的d轨道和自由的d电子，它们容易接受配位体的电子对，又容易将d电子反馈给配位体。因此，它们都能形成稳定的配合物。碱金属和碱土金属恰好与过渡金属相反，它们的极化性低，具有惰性气体结构，形成配合物的能力较差，它们的配合物的稳定性也差。

配合物的稳定性符合软硬亲和理论，即软亲软、硬亲硬。

基本结构

有多种，最常见的为八面体和四面体。前者如[Fe(CN) ₆] ^4-，后者如[Ni(CO) ₄]：还有平面正方形如[Cu(NH ₃) ₄] ²⁺，[Cu(H ₂O) ₄] ²⁺.

理论

配位化合物的化学键理论，主要研究中心原子与配体之间结合力的本性，用以说明配合物的物理及化学性质，如磁性、稳定性、反应性、配位数与几何构型等。配合物的理论起始于静电理论。而后西季威克与鲍林提出配位共价模型，也就是应用配合物中的价键理论，统治了这一领域二十余年，可以较好地解释配位数、几何构型、磁性等一些性质，但对配合物的颜色和光谱却无能为力。

价键理论认为，配体提供的孤对电子进入了中心离子的空原子轨道，使得配体与中心离子共享这两个电子。配位键的形成经历了三个过程：(激发)、杂化和成键，其中杂化也称轨道杂化，是能量相近的原子轨道线性组合成为等数量且能量简并杂化轨道的过程。由此还可衍生出外轨/ 内轨型配合物的概念，从而通过判断配合物的电子构型及杂化类型，就可以得出配合物的磁性、氧化还原反应性质以及几何构型。对于很多经典配合物来说，价键理论得出的结果还是比较贴近事实的。

除了价键理论之外，而后发展的晶体场理论与配位场理论也是比较重要的配合物理论。

晶体场理论将配体看作点电荷，并将配位键当作离子键处理，可看作是静电理论的延伸。并且，它以不同几何构型中，配体对不同空间取向的 d轨道的作用作为切入点，得出不同取向 d轨道会发生能级分裂，并建立起分裂能及晶体场稳定化能的概念，以推测配合物的电子组态及稳定性。晶体场理论可以很好地解释配合物的颜色、热力学性质和配合物畸变等现象，但不能合理解释配体的光谱化学序列，也不能很好地应用于特殊高/低价配合物、夹心配合物、羰基配合物和烯烃配合物。

配位场理论结合了分子轨道理论与晶体场理论。它在理论上更加严谨，然而定量计算则很困难，计算过程中不得不引进近似处理，因而也只能得到近似的结果。

应用

配位化合物的应用包括：

分析化学中，配合物可用于：

离子的分离：通过生成配合物来改变物质的溶解度，从而与其它离子分离。例如以氨水与 AgCl、Hg2Cl2和PbCl2反应来分离第一族阳离子：
以及利用氨配合物的生成使 Zn进入溶液：
金属离子的滴定：例如，定量测定溶液中Fe的含量时，指示剂为深红色的[Fe(phen) ₃]。
掩蔽干扰离子：用生成配合物来消除分析实验中会对结果造成干扰的因素。比色法测定Co时会受到Fe的干扰，可加入 F与Fe生成无色的稳定配离子[FeF ₆]，以掩蔽Fe：

工业生产中：

配位催化：催化反应的机理常会涉及到配位化合物中间体，比如合成氨工业中用醋酸二氨合铜除去一氧化碳，有机金属催化剂催化烯烃的聚合反应或寡合催化反应，以及不对称催化于药物的制备。
制镜：以银氨溶液为原料，利用银镜反应，在玻璃后面镀上一层光亮的银涂层。
提取金属：例如氰化法提金的步骤中，由于生成了稳定的配离子[Au(CN) ₂]，使得不活泼的金进入溶液中：
也可利用很多羰基配合物的热分解来提纯金属，例如蒙德法中，镍的纯化利用了四羰基镍生成与分解的可逆反应：
材料先驱物：氧化铝微粒及砷化镓(GaAs)薄膜等的合成。
硬水软化

生物学中，很多生物分子都是配合物，并且含铁的血红蛋白与氧气和一氧化碳的结合，很多酶及含镁的叶绿素的正常运作也都离不开配合物机理。常用的癌症治疗药物顺铂，即 cis-[PtCl ₂(NH ₃) ₂]，可以抑制癌细胞的DNA复制过程，含有平面正方形的配合物构型。乙二胺四乙酸、柠檬酸钠、 2,3-二巯基丁二酸等解毒剂可用于重金属解毒的机理，常常是它们可与重金属离子配合，使其转化为毒性很小的配位化合物，从而达到解毒的目的。

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