配位化学:结构与异构

主价与副价

想象配合物中的中心金属系着两条不同的腰带。一条系着可以远距离“还清”的离子,就像还债;另一条则系着紧贴在身上、被牢牢抓住的基团。维尔纳的伟大洞见是:金属同时使用这两条腰带,而它们并不是一回事。他把它们称为主价(primary valence)和副价(secondary valence)。

主价是必须由负离子来中和的普通结合能力——今天我们把它理解为金属的氧化态。在 [Co(NH3)6]Cl3 中,钴的主价为三,由外面三个氯离子平衡,这些氯在水中可以自由解离。副价则是金属在其周围空间里直接抓住的固定基团数目——这就是我们今天所说的配位数,对钴(III)而言是六。这些直接被抓住的基团(六个氨)就是配体,它们与金属一起构成配位球,通常写在方括号里。一个巧妙之处:像氯这样的单一阴离子,有时能同时满足两者——既直接结合在金属上(副价),又平衡电荷(主价)。

在现代语言中我们很少再说“主价和副价”,而是说氧化态和配位数。但维尔纳所作的区分完全正确,至今仍组织着整个学科:电荷平衡(哪些离子是自由的抗衡离子)与几何(有几个基团贴着金属、在什么位置)是两个独立的问题。把这两者分开,是读懂任何配位化学式的第一项基本功。

在 [CoCl(NH3)5]Cl2 中,钴的主价为三(氧化态 +3),副价为六(配位数 6)。一个氯位于内界,直接结合在钴上——它同时满足了两种价。另外两个氯是自由的外界离子,只满足主价,遇银会沉淀。

一个结合的氯可以同时满足主价(电荷)和副价(几何)。

不要把主价等同于整个配离子的净电荷。主价是金属的氧化态;配离子的总电荷取决于金属的氧化态再加上所有结合配体电荷的总和。

又称
primary valence and secondary valenceionizable and non-ionizable valence第一价与第二价