配體
/ LIG-and or LYE-gand /
如果金屬是花的中心,配體就是圍繞它附著的花瓣。這個詞來自拉丁語 ligare,意為「綁」——配體就是一個與中心金屬結合的分子或離子。水、氨、氯、一氧化碳都是日常的例子;每一個都貼在金屬上,幫助定義這個配合物。
準確地說,配體是把一對或多對孤對電子給予金屬、從而形成配位鍵的物種。要做到這一點,它至少需要一個帶有孤對電子的原子——即配位原子(donor atom)——比如水中的氧、氨中的氮、或一氧化碳中的碳。配體可以是中性的(H2O、NH3、CO),也可以是陰離子(Cl-、CN-、OH-);少數甚至是陽離子。它們在抓住金屬的「齒數」(即齒合度)上各不相同:單齒配體通過一個原子結合,乙二胺這樣的雙齒配體通過兩個原子,而像 EDTA 這樣的多齒配體一次抓住好幾處,像爪子一樣把金屬裹住。除了給出電子,有些配體還會從金屬那裡接回電子雲密度(CO 和 CN- 是著名的 pi 受體),這強烈地塑造著成鍵。
配體是配合物中可調的部分:保留金屬、只換配體,就能改變顏色、幾何、穩定性和反應活性。按配體把金屬 d 軌道分裂的強弱排序,就得到光譜化學序列——從碘和水這樣的弱場配體,到氰和 CO 這樣的強場配體——本學科中配位場的部分正是用它來預測顏色和磁性。
在 [Co(NH3)6]3+ 中,六個配體都是氨,各自通過氮上的孤對電子結合。把它們換成氰,得到 [Co(CN)6]3-:仍是六個配體、相同的幾何,但氰抓得牢得多,配合物的顏色和磁性也隨之完全改變。
保留金屬和幾何、只換配體,配合物的性質就會大幅改變。
配位原子必須有一對孤對電子可供共享。甲烷沒有,所以它不是配體;氨在氮上有一對,所以它是。一個物種能否配位,取決於是否有可用的孤對電子,而不只是看它小不小、極不極性。