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20.3: 金属配体键
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金属配体键
 
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20.3: 金属配体键

血液中的血红蛋白,绿色植物中的叶绿素,维生素 B-12 以及用于制造聚乙烯的催化剂都含有配位化合物。 金属的离子,特别是过渡金属,很可能形成复合物。

在这些复合物中,过渡金属形成了配位共价键,这是一种路易斯 酸-碱 相互作用,其中键中的两个电子都由一个捐赠者 (路易斯碱) 向电子接收器 (路易斯酸) 提供。 协调复合物中的路易斯酸通常称为中心金属离子 (或原子) ,是过渡金属或内部过渡金属。 路易斯碱捐赠者 (称为配体) 可以是多种化学物质—原子,分子或离子。 唯一的要求是他们有一个或多个电子对,这些电子对可以捐赠给中心金属。 通常,这涉及一个具有电子孤对的原子能机构,它可以形成金属的配位键。 协调范围包括中心金属离子或原子及其附加配体。 公式中的方括号包含协调范围;方括号之外的物种不是协调范围的一部分。

配体是一种单壳体,从希腊人那里“一齿”,当它们只通过一个原子与中心金属连接时。 在这里,配体数量和配位数相等。 带有一个原子的配体 (如 NH3 , CL 和 H2O) 是单核酸盐配体。 许多其他产品以更复杂的方式将配位与金属连接。

双牙配位子是两个原子配位与金属中心的原子。 例如,乙二胺 (EN , H2NCH2CH2NH2) 含有两个氮原子,每个原子都有一个孤对,可以用作路易斯碱 (图 1a)。 两个原子都可以配位连接到单个金属中心。 在 [Co (en) 3]3+ 组合体中,有三个双牙配位子,钴 (III) 离子的配位数为六个 (图 1b)。 最常见的配位数是两个,四个和六个,但已知所有配位数 (从 1 到 15) 的示例。

Image1

图 1. (a) 乙二胺 (en) 含有两个氮原子 (每个都有一个孤对) ,可以用金属离子进行配位。 (b) 三个双牙配位子配位,一个钴离子。

任何由多个施能原子与中心金属离子结合的配体都是聚戊酸酯配体 (或“多齿”) ,因为它可以通过多个键咬入金属中心。 希腊语中的 chelate 表示“ claw ”一词也用于描述这种类型的相互作用。 许多聚乙烯酸盐配体都是螯合配体,由一个或多个此类配体和一个中心金属组成的复合体就是螯合体。 一条螯合体也称为螯合剂。 一条令人发气的连条固定金属离子,就像蟹爪一样,可以容纳大理石。 聚腺体配体有时使用前缀标识,前缀表示配体中的捐赠者原子数量。 血红蛋白中的血红蛋白复合物是另一个重要示例 (图 2)。 它含有一条多种戊酸盐配体,四个施救原子由配位铁制。

Image2

图 2 : 单一配体血红蛋白含有四个氮原子,配位会用这些原子铁化血红蛋白以形成酸盐。

本文改编自 Openstax, 化学 2e, 第19.2章节:过渡金属的配位化学

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