配合物的结构异构
两个盒子可以装着同一套玩具,却以不同方式摆放——一个玩具放在盖子里,另一个放在盖子外。配位化合物也是如此:两个化合物可以含有完全相同的原子、相同的总化学式,却把这些原子连接得不一样。当差别在于哪些原子与哪些原子成键(即连接方式本身)时,这两者就是结构异构体。
配合物的结构(构造)异构主要有四种,每种都关乎什么放在什么位置。电离异构体把一个基团在配位球内与作为外界抗衡离子之间互换,因而在溶液中给出不同的离子:[Co(NH3)5Br]SO4 对 [Co(NH3)5SO4]Br——前者释放硫酸根,后者释放溴。水合(或溶剂合)异构体的差别在于水是结合的配体还是仅仅是晶格结晶水,著名例子是 CrCl3·6H2O 的三种形式,分别结合零、一、二个氯,其余为自由水。配位异构出现在阳离子和阴离子都是配合物、且配体在两个金属之间分布不同时,如 [Co(NH3)6][Cr(CN)6] 对 [Cr(NH3)6][Co(CN)6]。键合异构来自两可配体,差别仅在于某个配体的哪个配位原子被结合(硝基 M-NO2 对亚硝酸根 M-ONO)。
结构异构之所以重要,是因为这些异构体是真正不同的物质——颜色、溶解度、电导和化学检验各不相同——尽管一个简单的化学式无法区分它们。在历史上,辨认电离异构体和水合异构体(通过沉淀出自由离子,或测量电导)是维尔纳证明配位球真实存在的方法之一。它不同于立体异构,后者连接方式相同、仅空间排布不同。
电离异构体 [Co(NH3)5Br]SO4 和 [Co(NH3)5SO4]Br 化学式相同,行为却不同:前者释放出自由硫酸根(与钡生成沉淀),同时把溴保持在内界;后者释放出自由溴(与银生成沉淀),同时把硫酸根保持在内界。一个简单的检验就能把它们区分开。
电离异构体在溶液中释放不同的离子,因此沉淀检验可将其区分。
结构异构体在连接方式上不同(什么与什么成键,或在配位球内还是外);立体异构体连接方式完全相同,仅空间排布不同。在归类任何一对异构体时,要把这两大类分开。