配合物科技术语

配合物是化合物中较大的一个子类别，广泛应用于日常生活、工业生产及生命科学中，近些年来的发展尤其迅速。它不仅与无机化合物、有机金属化合物相关连，并且与现今化学前沿的原子簇化学、配位催化及分子生物学都有很大的重叠。

中文名

配位化合物

外文名

Coordination complex/metal complex

别名

错合物、络合物

简称

配合物

配位反应

配位反应可视同路易斯酸碱理论中的酸碱反应：金属离子为酸提供空轨道，配体提供电子对为碱，过渡金属与配体的反应常伴随着颜色的变化。例如，将HCl加入[Cu(NH3)4]2+依序产生[Cu(H2O)4]2+(淡蓝色)、[CuCl(H2O)3]+、[CuCl2(H2O)2]、[CuCl3(H2O)]-、[CuCl4]2-、[Cu(NH3)4]2+(深蓝色)；再如，将过量的氨水加入[Cu(H2O)4]2+颜色立即由淡蓝色转变成深蓝色：

[Cu(H2O)4]2+(淡蓝)+4NH3→[Cu(NH3)4]2+(深蓝)+4H2O

配体交换反应

配位化合物中的配体可被其它配体所取代，称为配体交换反应，一般反应机理为亲核取代反应。以八面体配合物为例，此类反应的通式为：

这类配体交换反应的速率相差很大，有些反应在10-10秒内就可完成，而有的反应则需要数月。对于活性的差异有一个人为的规定，认为在浓度约为0.1M，温度25°C时，半衰期大于一分钟的配合物属于所谓“惰性”配合物，反之则称为活性配合物。

价键理论和配位场理论都对这类反应的速率差异做了解释，一般存在以下的规律：

1.中心金属离子电荷的增加，会使反应速率降低；

2.中心离子为d0、d1、d2、d9、d10构型，低自旋d5、d6、d7构型和高自旋d4构型的配合物，对于配体交换反应都是活性的；

3.中心离子为d3、d8构型，或低自旋的d4、d5、d6构型时，对于配体交换反应是惰性的。

此外，反应速率还与溶剂、配体的种类和排列有很大关系。

氧化还原反应

配位化合物的氧化还原反应包含两种类型，一种是中心原子与配体之间的氧化还原反应，另一种则是两个配合物之间的氧化还原反应。后者又可分为两类：

1.电子转移机理、外层反应机理：两个反应物的第一配位层都保持不变。反应速率主要与反应物的结构与电子自旋态有关，含有π共轭体系配体，如联吡啶、CN-的配合物反应速率往往较快。此外，桥联配体也可传递电子，但一般不如直接的电子转移反应有效。

2.桥式机理、内层反应机理：两个金属原子同时连接在一个桥联配体上，组成过渡态。

反应是以外层机理进行，还是以内层机理进行，与配合物的结构有关。对配体交换反应呈惰性、没有桥联配体或电子转移活化能很低的配合物，它们的机理以外层机理为主。对配体交换反应活性的配合物主要发生桥式机理，桥式机理所需克服的能垒较外层反应机理低很多，因为桥联配体传递电子降低了电子穿透配体外层和水化层的能量。

氧化还原反应中还有两类反应较特殊：

1.双电子转移反应：反应中氧化态的改变为±2，机理为桥式机理的可能性较大。

2.非互补反应：氧化剂与还原剂的价态改变不相等，一般反应机理分几步进行。

亨利·陶布为配合物的氧化还原反应研究做了很多贡献，也因此获得了1983年的诺贝尔化学奖。

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：

AgCl+2NH3→Ag(NH3)2++Cl-

以及利用氨配合物的生成使Zn2+进入溶液：Zn2++4NH3→[Zn(NH3)4]2+。

金属离子的滴定：例如，定量测定溶液中Fe3+的含量时，指示剂为深红色的[Fe(phen)3]2+。

掩蔽干扰例子：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Co2+时会受到Fe3+的干扰，可加入F-与Fe3+生成无色的稳定配离子[FeF6]3-，以掩蔽Fe3+：

Fe3++6F-→[FeF6]3-

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：

4Au+8NaCN+2H2O+O2→4Na[Au(CN)2]+4NaOH

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：

Ni(CO)4→Ni+4CO。

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-[PtCl2(NH3)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。

命名法

在命名配位化合物时，一般遵循中文IUPAC命名法，命名规律有：

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；ηn则表示配体有n个原子与中心原子键结。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。

参考资料

1.一种单核锌超分子配合物及其制备方法技术·技高网