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配合物的类型介绍

2022.6.21

按中心原子分类有单核配合物和多核配合物;按配体分类,常见的有水合配合物、卤合配合物、氨配合物、氰配合物、金属羰基合物等;按成键类型分类有经典配合物(σ 配键)、簇状配合物(金属-金属键)、烯烃等不饱和配体的配合物(π-σ键和π-π反馈键)、铁茂等夹心、穴状、笼状配合物(离域共轭配键)等;按学科类型分类有无机配合物、有机金属化合物、生物无机化合物等。各种分类之间又有交叉。

水合配合物

简称水合物。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均可形成水合配合物,例如【Cu(H2O)4】和【Cr(H2O)6】,常见的配位数是4和6。当其他配体加到金属离子水溶液中时,发生对水的置换作用,生成其他配合物。在这些置换反应中,金属的配位数一般保持不变。但并不总是如此,例如,将CN离子加到含有【Ni(H2O)6】的水溶液中,最后生成【Ni(CN)4】和【Ni(CN)5】;将Cl离子加到【Fe(H2O)6】中可产生【FeCl4】等。

卤合配合物

金属离子与卤素(氟、氯、溴、碘)离子形成的配合物。绝大多数金属离子均可生成卤合配合物,例如K2【PtCl4】和Na3【AlF6】。卤合配合物的稳定性变化范围很大,可按软硬酸碱理论的概念把金属离子和配体分类。金属离子分成硬酸和软酸。硬酸是指那些体积小、电荷高和没有容易变形或移动的价壳层电子的金属离子,例如Be、Mg、Al、Sc、La、Cr、Co和Fe等;软酸是指那些体积大、电荷低和具有容易变形或移动的价壳层电子的金属离子,例如Cu、Ag、Au、Cd、Hg、Pd和Pt等。配体也可分为不易被极化的硬碱和易被极化的软碱,卤素中的F和Cl为硬碱,I为软碱,Br则介于二者之间。硬酸容易与硬碱结合,软酸容易与软碱结合。

硬酸类金属的卤合配合物在水溶液中的稳定性是按I<Br<Cl《F的次序递增,软酸类金属卤合配合物的稳定性则按F《Cl<Br<I的次序递增。

金属羰基合物

为金属与一氧化碳结合的产物。在金属羰基合物中金属的氧化态都很低,有的羰基合物中金属氧化态为零,如Ni(CO)4;有的呈负氧化态的,如Na【Co(CO)4】;有的呈正氧化态,如【Mn(CO)5Br】。这些都是单核羰基合物。还有多核金属羰基合物,如Fe2(CO)9和Fe3(CO)12(见羰基金属)。

簇状配合物

即簇状化合物。含有至少两个金属,并含金属-金属键的配合物,例如Fe3(CO)12、Co4(C5H5)4H4、(W6Cl12)Cl6等。能够生成簇状化合物的金属主要是过渡金属(见过渡元素),它们的生成趋势与该金属在周期表中的位置、氧化态以及配体性质等条件有关。一般地说,第一过渡系的元素形成簇状配合物的能力比相应的第二、第三过渡系元素差。在同种元素中,低氧化态的容易形成簇状配合物(见原子簇金属化合物)。

有机金属化合物

或称金属有机化合物,为有机基团与金属之间生成碳-金属键的化合物。许多有机金属化合物往往以配合物的形式存在,这种配合物有两种类型:①金属与碳直接键合的σ 键(见共价键)有机金属化合物,包括烷基金属【如(CH3)6Al2】、芳基金属(如C6H5HgCl)、乙炔基金属(如HC呏C─Ag)等类化合物。大多数这类化合物,除有机配体外还可含有其他配体,例如CO、CN、PR3(R为烷基)等;②π键有机金属化合物,包括烯烃、炔烃、芳烃、环戊二烯基等配合物,例如蔡斯盐K【PtCl2(C2H4)】,其结构如。在Pt和CH2=CH2之间是π-σ及π-π键合。后又陆续制得银、铜、钯、钌等其他金属离子的烯烃配合物。又如二茂铁(C5H5)2Fe(见结构式a),金属原子被夹在两个平行的碳环体系之间,称为夹心化合物。除了环戊二烯基外,还有其他不饱和环状配体的夹心化合物,如二苯铬(C6H5)2Cr(b)。生成夹心化合物的元素,主要是过渡元素中的第Ⅳ到第Ⅶ副族元素和除铂以外的第Ⅷ族元素,以及镧系元素和锕系元素(见金属有机物的键型)。

生物无机化合物  生物配体与金属的配合物。它们在生物体中含量虽然不多,但在一系列有机体的生命活动中具有很重要的作用。多种金属蛋白质是金属酶,常能催化某种反应,例如含锌的碳酸酐酶可催化二氧化碳水合反应或其逆反应;含铁蛋白质(肌红蛋白、血红蛋白和蚯蚓血红蛋白)、含铜蛋白质(血青肌)和含钒蛋白质(血钒蛋白)能贮存和输送氧。其他重要的生物无机配合物还有叶绿素、维生素B12等(见生物无机化学)。


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