配位化合物Coordination Compounds

化學原理啟迪481

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1.     過渡金屬離子能形成配位化合物，配位化合物有顏色，通常是順磁性。配位化合物由錯離子complex ion組成，過渡金屬離子與它連接的反離子counter ions，構成錯離子。

2.     這些反離子有可能是陽離子或陰離子，這些反離子必須使配位化合物，變為電中性、沒有電荷。

3.     物質[Co(NH3)5Cl]Cl2是標準的配位化合物，引號[ ]內是錯合物離子的組成，在此，錯合物為Co(NH3)5Cl²⁺；引號外的Cl^－是2個反離子。

4.     特別留意，在這個化合物裡，有一個Cl^－離子與另外5個NH3分子扮演配位子的角色，它們能有效地利用空間堆疊起來。

5.     在固態下，這個配位化合物的組成是，一個大型Co(NH3)5Cl²⁺陽離子與2個Cl^－陰離子。溶解於水中時，配位化合物的行為就像離子固體，陽離子群與陰離子群能分開各自獨立：

[Co(NH3)5Cl]Cl2(s)－H2O→Co(NH3)5Cl^2＋(aq)＋2Cl^－(aq)

6.     1700年左右，人們已經知道配位化合物的存在，但一直不知道配位化合物的真實性質，直到1890年代，一位年輕的瑞士化學家Alfred Werner提出過渡金屬離子有2種價電軌域。

7.     過渡金屬的第一種價電軌域為「二級價secondary valence」，這是指金屬離子與路易斯鹼（配位子ligands）結合的能力；第二種價電軌域為「一級價the primary valence」，指金屬離子與相反電荷的離子形成離子鍵的能力。

8.     Werner解釋，原本人們認為的化合物的寫法是CoCl3‧5NH3，實際上應該寫成[Co(NH3)5Cl]Cl2；在[Co(NH3)5Cl]Cl2構造，Co^3＋離子有結合3個離子3的一級價，也就是可與3個Cl^－離子結合，Co^3＋也有結合6個分子或離子的二級價，可滿足6個配位子ligands，也就是可配上5個NH3和1個Cl^－。

9.     我們稱一級價為氧化數oxidation state，二級價為配位數coordination number；二級價反映出，錯合離子的金屬離子與配位子之間形成的化學鍵數量。

n   翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》