配位化學:結構與異構

配位數

/ abbreviated CN /

金屬周圍有多擠?任何中心金屬周圍只能容下一定數目的基團擠進來成鍵。配位數就是這些直接成鍵點的計數——到底有幾個配位原子真正接觸著金屬。它就是維爾納「副價」的現代名稱。

準確地說,配位數是配合物中直接與中心金屬成鍵的配位原子的數目。關鍵在於:它數的是配位原子,而不是配體。在 [Co(NH3)6]3+ 中,六個氨給出配位數 6;但在 [Co(en)3]3+ 中,三個雙齒乙二胺配體同樣給出配位數 6,因為每個乙二胺提供兩個配位氮。最常見的數是 6(本領域的王者),其次是 4,再次是 2 和 5;更高的數如 7、8、9 出現在大金屬配小配體的情形,尤其在鑭系元素中。決定它的是一種平衡:小而高電荷的金屬想要許多配體;龐大的配體加上小金屬則只容得下少數幾個。

配位數是你了解一個配合物時首先要確定的東西,因為它決定了幾何構型:2 通常意味著直線形,4 意味著四面體或平面正方形,6 意味著八面體。由此再推出可能的異構體以及大量化學性質。這也是為什麼同一金屬在不同氧化態、或配不同配體時會呈現不同形狀——配位數並非僅由金屬決定。

[PtCl4]2- 和 [Co(en)3]3+ 看上去都連著幾個配體,但它們的配位數不同。這裡鉑的配位數為 4(四個氯配位原子)。鈷的配位數為 6——三個乙二胺,但每個提供兩個氮配位原子,所以 3 × 2 = 6。

數配位原子,不數配體:三個雙齒配體仍給出配位數六。

經典陷阱是數配體而不是配位原子。一個雙齒配體給配位數貢獻二,而一個 EDTA 自己就能貢獻六。永遠要問真正成鍵的原子有幾個,而不是有幾個分子。

又稱
CN配位数目