金属配位結合

錯体イオンでは、金属イオンは配位子として知られるアニオン性または中性分子に結合しています。配位子は、1つ以上の孤立電子対の電子を持ち、電子対ドナーまたはルイス塩基として機能します。彼らは電子対を金属イオンに供与し、金属イオンは電子対受容体またはルイス酸として機能します。したがって、金属イオンと配位子との間の配位共有結合は、ルイス酸-塩基付加体を形成します。

電子対を供与する配位子原子は、ドナー原子として知られています。金属イオンを取り巻くドナー原子の数は、金属イオンの配位数と相関しています。

存在するドナー原子の数に応じて、リガンドはさらに単座、二座、または多座リガンドに分類され、荷電または中性にすることができます。

単座リガンドは、ドナー原子を1つだけ持っています。酸素は、中性の水分子のドナー原子です。窒素は、荷電したシアン化物イオンのドナー原子です。

二座配位子は、金属イオンに同時に結合するのに十分な距離にある2つのドナー原子を持っています。3つのビピリジン分子の窒素原子は、配位番号6のルテニウムイオンに結合します。

多座配位子は、その構造に2つ以上のドナー原子が存在します。ここでは、2分子のジエチレントリアミンから6つの窒素がコバルトイオンに結合します。

複数のドナー原子が中心の金属イオンを爪のように保持しているように見えるため、二座配位子と多座配位子はキレート剤とも呼ばれます。

キレート剤は、単座配位子よりも中心金属イオンに対する親和性が高く、より安定した配位錯体を形成します。これはキレート効果として知られています。

キレート剤は汎用性があります。これらは、反応中の干渉金属イオンを錯体化するために使用され、分解反応の触媒に関与する微量金属イオンを錯体化したり、エチレンジアミン四酢酸またはEDTAを使用して鉛中毒を治療したりすることで、食品の貯蔵寿命を延ばします。

錯体イオンの形成は、酸化電位や還元電位、色の変化など、金属イオンと配位子の物理化学的特性に影響を与えます。さらに、配位子は、水和金属イオンの脱プロトン化や、強く引き付けられた別の配位子による置換などの反応を起こすことがあります。ここでは、水分子がアンモニアに置き換えられ、アンモニアが金属イオンに強く結合します。