配位化學:結構與異構

配離子

溶解食鹽時,鈉和氯只是各自散開,成為彼此獨立的離子。但溶解某些金屬鹽時卻不同:金屬並不單獨漂浮——它作為一個帶電的整體「包裹」移動,一個金屬被一群固定的附屬基團包圍著,這群基團作為一個整體隨它一起運動。這個包裹就是配離子。

準確地說,配離子是一個帶電的配位實體:一個中心金屬離子與一組確定的配體結合,整體帶有淨電荷。它的總電荷等於金屬的氧化態加上所有配體電荷之和。對 [Co(NH3)6]3+,鈷為 +3,六個氨配體為中性,所以離子為 3+;對 [Fe(CN)6]4-,鐵為 +2,六個氰配體各為 1-,得到 2 + (6 × -1) = -4。在方括號之內,金屬與配體作為一個整體物種存在——在溶液中那些氰並不會跑掉;這個離子作為整體擴散、導電、結晶。方括號之外則是平衡這一電荷、但不屬於配合物的抗衡離子。

配離子之所以重要,是因為這正是金屬在大多數真實溶液中的實際存在形式——在水中,一個「裸」的金屬陽離子其實是一個水合配離子,例如 [Fe(H2O)6]3+。它解釋了為什麼加入配體能溶解原本難溶的鹽(氯化銀在氨中以 [Ag(NH3)2]+ 形式溶解),為什麼分析化學的檢驗有效,以及金屬如何在血液和河流中被攜帶。像 [Ni(CO)4] 這樣中性的配位實體不叫配離子,因為它不帶電,但它仍然是一個配合物。

氯化銀以難溶著稱,卻能溶於氨水。原因在於配離子 [Ag(NH3)2]+:氨配體把銀包裹成一個可溶的帶電整體,把平衡從固體 AgCl 一側拉走。攝影和分析化學的分離中都用到了同樣的招數。

生成配離子 [Ag(NH3)2]+ 能溶解單靠水無法溶解的氯化銀。

計算電荷常讓人出錯:它是金屬的氧化態加上所有配體電荷之和,而不只是金屬的電荷。中性配體(水、氨、CO)貢獻零;陰離子配體(氯、氰)每個減一。

又稱
coordination ion络离子配合离子