配位子 Ligands

化學原理啟迪483

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1.     配位子ligand有可能是中性分子或帶有未鍵結電子對的離子，它們能與金屬離子形成化學鍵。

2.     在1920年代，路易斯G.N. Lewis建議用電子對來定義物質的酸鹼行為。路易斯對「酸」的定義是「電子對的接收者electron-pair acceptor」，對「鹼」的定義是，「電子對的提供者electron-pair donor」。

3.     因為配位子會提供電子對，給金屬離子的空軌域，所以，生成「金屬－配位子鍵」的反應，可描述為路易斯鹼（配位子）與路易斯酸（金屬離子）之間的交互作用，這種化學鍵稱為配位化學鍵coordinate covalent bond。

4.     配位子與金屬離子形成一個化學鍵，稱為單牙配位子monodentate ligand或unidentate ligand，範例如下：

種類：單牙配位子 Unidentate／monodentate

範例：H2O、NH3、CN^－、NO2^－、SCN^－硫氰酸鹽thiocyanate、OH^－、X^－鹵素halids

5.     某些配位子有超過一個以上的原子帶有未鍵結電子，可用來與金屬離子鍵傑，這類的配位子，稱為螯合配位子chelating ligand or chelates。

6.     能夠與金屬離子形成2個化學鍵的配位子，生為雙牙配位子bidentate ligand。

7.     最常見的雙牙配位子是「乙二胺ethylenediamine」，乙二胺配位子的立體構造如下圖，特別留意金屬離子在「乙二胺ethylenediamine」的雙牙配位子構造，與金屬離子與氨構成單牙配位子的關係。

8.     草酸鹽oxalate是另一個雙牙配位子的範例。

9.     能夠與金屬離子形成2個以上化學鍵的配位子，稱為多牙配位子polydentate ligands。

10. 某些配位子能與金屬離子生成多達6個化學鍵。多牙配位子最有名的例子是，「乙二胺四乙酸ethylenediaminetetra-acetate(EDTA)」，如下圖：

11. 配位子最後都會環繞金屬離子，配位子上的6個原子與金屬離子鍵結成配位化合物（六牙配位子hexadentate ligand）。

12. 我們從大量配位數可合理推測，EDTA能與大部分的金屬離子形成非常穩定的錯合離子，因此，EDTA是好用的「清道夫」，能清除有毒重金屬，例如清除人體內的鉛。

13. EDTA也可作為分析溶液裡金屬離子內容物的試劑，許多消費商品裡都含有EDTA，包括蘇打、啤酒、沙拉醬、肥皂和大部分的清潔劑。

14. 在這些產品中，EDTA綁住微量金屬離子，不然這些離子會催化物質分解，產生不該有的沈澱物。

15. 生物系統還有更複雜的配位子，在生物系統裡，金屬離子對催化反應catalyzing reactions、轉移電子transferring electrons和運輸與儲存氧transporting and storing oxygen，至關重要。

n   翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》；圖片來源 ∕ glossary.periodni.com、 chemistry.tutorcircle.com、slideplayer.us