配位化学:结构与异构

配位原子

配体可以是一整个分子,但其中真正与金属接触的只有某些特定原子。想象有人握着一根绳:绳是配体,而抓住金属的那只手就是配位原子。它是那对孤对电子被递交出去所经过的具体原子。

准确地说,配位原子是配体中带有孤对电子、并与金属形成配位键的那个原子。在水中它是氧;在氨中它是氮;在氯离子中它是氯;而在一氧化碳中,也许出人意料,它是碳,而不是氧。一个带有多个配位原子的配体可以同时通过其中不止一个来结合:乙二胺通过两个氮配位,EDTA 通过两个氮和四个氧配位。配位原子的身份极为重要——氮、氧、硫、磷、碳作为配位原子表现迥异,而软硬酸碱(HSAB)的思想解释了哪种配位原子偏好哪种金属(硬的氧、氮配位原子偏好小而硬的金属离子;软的硫、磷配位原子偏好重而软的离子)。

指明配位原子也是化学家描述键合(linkage)和两可(ambidentate)行为的方式:同一个配体有时能通过不同的配位原子结合。硫氰酸根可以通过氮配位(命名为异硫氰酸根 isothiocyanato),也可以通过硫配位(硫氰酸根 thiocyanato),得到真正不同的化合物。判明哪个原子是配位原子、共有几个,是读懂一个配合物结构、齿合度和异构现象的实用关键。

一氧化碳通过它的碳、而非氧与金属结合——写作 M-C-O。这正是金属羰基化合物为 M-CO 的原因,而且在化学上说得通:碳一端带有更可用的孤对电子,还能从金属那里接回电子云密度。

一氧化碳通过碳原子配位——配位原子并不总是电负性最大的那个。

不要以为配位原子就是配体中电负性最大的那个。在 CO 中它是碳而不是氧;配位的那个原子是提供最易获取孤对电子、轨道匹配最好的那个,而不只是吸电子最强的那个。

又称
coordinating atomligating atom给体原子配位原子