配位化合物的命名

为什么配合物需要一个精心的名字

到现在，你能看着一个[[complex-ion|配离子]]读出它的解剖结构：一个中心金属、一群用孤对电子伸进来的配体、一个数着有几个给体原子接触金属的配位数，以及一个总电荷。但一个你只能用手指着的结构，还不是你能写进论文、能照单订货、能在电话里讲给同事听的东西。“那个带着六个氨的粉色钴玩意儿”是不行的。我们需要一个名字，它独一无二、谁都能把它解码回精确的化学式、而且任何两位化学家都不会写出两种不同的写法。

这正是[[coordination-nomenclature|配位命名法]]要干的活——一本由 IUPAC 议定的、小而严格的规则手册。好消息是它真的是一套*体系*，而不是一份要死记的清单：掌握大约七条规则，你就能给从没见过的化合物命名，还能反过来由名字写出化学式。整件事都建立在你已经从前几篇里拥有的一个想法之上——配合物是一个被配体环绕的金属，装在方括号里，作为单一单元行事。命名不过是把那个单元大声描述出来的语法。

给配体命名，按字母顺序排列

在方括号里，先给配体命名、金属放在最后——这与化学式的书写顺序相反，化学式是把金属放在最前面的。关键是，配体要按配体名称的字母顺序排列，而不是按它们有几个、也不是按电荷。中性配体通常保留与分子本名相近的叫法（结合到金属上的氨叫 *ammine*，带两个 m；水叫 *aqua*；一氧化碳叫 *carbonyl*；一氧化氮叫 *nitrosyl*）。阴离子配体取 -o 结尾：氯化物变成 *chloro*、氰化物变成 *cyano*、氢氧化物变成 *hydroxo*、氧化物变成 *oxido*，依此类推。所以 Cl- 贡献“chloro”，NH3 贡献“ammine”。

每种配体有几个，用希腊数字前缀表示：*di-（二）、tri-（三）、tetra-（四）、penta-（五）、hexa-（六）*。这里有个人人都会上一次当的陷阱：当这些前缀会和某个配体本身名称里已含计数词的情况相撞（比如 *ethylenediamine（乙二胺）* 里就含有“di”），或与又长又复杂的配体名相撞时，你就改用倍数前缀 *bis-（二）、tris-（三）、tetrakis-（四）*，并把配体名用括号括起来。所以两个氯化物给出 *dichloro*，但三个乙二胺（en）给出 *tris(ethylenediamine)*，而不是会引起歧义的“triethylenediamine”。还有一个值得刻进脑子里的细微之处：这些计数前缀不计入字母排序。你按配体的本名排序——“ammine”归在 A、“chloro”归在 C——无论它是 *tetraammine* 还是 *diammine*。

金属、它的氧化态，以及 -ate 结尾

配体之后是金属，而紧跟在金属名称后面的，是用罗马数字写在括号里、中间不留空格的[[oxidation-state|氧化态]]：cobalt(III)（钴(III)）、iron(II)（铁(II)）、platinum(IV)（铂(IV)）。你用已经会的算术算出它——配体上的电荷加上金属的氧化态，必须加起来等于配合物的总电荷。在 [Co(NH3)6]3+ 中，六个氨配体是中性的，所以钴必须是 +3 才能给出 +3 的总电荷：cobalt(III)。在 [Fe(CN)6]4- 中，六个氰化物各带 -1（共 -6），所以铁必须是 +2 才能落在 -4：iron(II)。

金属的名字这里有一处转折。如果*整个配合物*带净负电荷——即阴离子型配合物——金属的名字要加上 -ate 后缀。于是钴变成 *cobaltate*、锌变成 *zincate*、铝变成 *aluminate*。有一小撮金属在这个结尾处会退回它们的拉丁词根，这个你只能记下来：铁变成 *ferrate*、铜变成 *cuprate*、铅变成 *plumbate*、锡变成 *stannate*、银变成 *argentate*、金变成 *aurate*。因此 [Fe(CN)6]4- 用“ferrate”命名，而不是“ironate”。中性和阳离子型配合物使用朴素的英文金属名、不加后缀。-ate 结尾，实际上就是一面旗子，宣告“这个配合物是阴离子”。

先阳离子、后阴离子——把一个名字完整读出来

许多配位化合物是盐：一个配离子与一个普通的对离子配对。整个盐的命名顺序遵循与 NaCl 相同的约定——先阳离子、后阴离子——中间用一个空格隔开，正如你会说“sodium chloride（氯化钠）”那样。配合物本身是阳离子还是阴离子并不要紧；你总是先给带正电的那部分命名。所以在 [Co(NH3)6]Cl3 中，先命名阳离子型配合物、后命名三个氯对离子，得到“hexaamminecobalt(III) chloride（三氯化六氨合钴(III)）”。在 K4[Fe(CN)6] 中，先是四个钾离子、后是阴离子型配合物：“potassium hexacyanoferrate(II)（六氰合铁(II)酸钾）”。

让我们把一个化学式慢慢地一路走到名字，好让整套机械装置看得见。取 [Pt(NH3)2Cl2]，一个中性分子——这就是著名的抗癌药顺铂。金属是铂，坐在方括号里，带着两个氨配体和两个氯配体。按顺序走完这些步骤，名字就自己组装出来了。

列出并命名配体。两个 NH3 给出“ammine（氨）”，两个 Cl- 给出“chloro（氯）”。方括号外没有对离子，所以整个分子就是这一个中性单元。
按配体本名排字母序。“ammine”（A）排在“chloro”（C）之前，所以无论你接下来要加什么计数前缀，氨都写在前面。
加上计数前缀。各两个：“diammine（二氨）”和“dichloro（二氯）”。两个配体名里都不含隐藏的数字，所以朴素的 di- 就够了——不需要用 bis-。
求出氧化态。配合物总体中性；两个氯共 -2、两个氨为中性，所以铂必须是 +2 才能配平：platinum(II)（铂(II)）。
组装：配体（字母序、带前缀）＋金属＋（氧化态）。配合物不是阴离子，所以不加 -ate。完整名字是 diamminedichloroplatinum(II)（二氨二氯合铂(II)）——对中性分子写成一个词。

把名字倒着读回化学式

一套好的命名系统是可以倒着跑的，而能把名字解码成化学式，才是你真正理解它的检验。取“potassium hexacyanoferrate(II)（六氰合铁(II)酸钾）”。把它当一句话来读。“Potassium（钾）”是阳离子、被首先命名，所以 K+ 离子坐在方括号外。“Ferrate”告诉你金属是铁，*而且*这个配合物是阴离子。“(II)”把铁定在 +2。“Hexacyano”意思是六个氰配体，每个 CN- 带 -1。所以配离子是铁的 +2 加上六倍的 -1，总电荷 2 - 6 = -4：阴离子是 [Fe(CN)6]4-。要做成中性盐，你需要四个 K+ 来配平 -4，给出化学式 K4[Fe(CN)6]。

NAME  ->  FORMULA   (worked from the name 'potassium hexacyanoferrate(II)')

  potassium  ........  K+        (cation, named first -> outside brackets)
  hexa-cyano  .......  6 x CN-   (6 ligands, each -1, total -6)
  -ferr-(II)  .......  Fe        as iron, oxidation state +2
  -ate  .............  the complex is an ANION

  charge of ion = (+2) + 6(-1) = -4   ->   [Fe(CN)6]4-
  balance with K+:  4 x (+1) = +4     ->   K4[Fe(CN)6]

FORMULA -> NAME order:  cation | [ligands alphabetical + metal(ox.state) ] anion

把名字解码成化学式：名字的每一块都对应化学式的一个部分，而整个盐的电荷必须加和为零。

当你从头写一个化学式时，要注意书写约定，它与口头顺序略有不同。方括号内金属在前、配体在后；配体当中，阴离子配体习惯上写在中性配体之前，而在这两组各自内部，则按配体化学式首个符号的字母顺序排列。整个配合物单元，无论是离子还是分子，都用方括号括起来，总电荷写成右括号外的上标。这些是排版习惯、而非化学本身——但遵守它们，正是让每个人的化学式都一眼可读的原因。

诚实的边角，以及几个验算

几条诚实的提醒能让你别过分信任规则。第一，命名法在数十年间几经修订，所以你在实际文献里会同时遇到新旧两种写法：“chloro”对“chlorido”、“cyano”对“cyanido”。两者解码出的是同一个配体；这本规则手册是一份活的文件，旧论文冻结的是较旧的版本。第二，多齿配体、桥连配体的名字，以及含多个金属的配合物，需要额外的机械装置（用 kappa 标给体原子、用 eta 标有机配体的多少个碳接触金属、用 mu 标桥连），我们把它们留给后面的指南——这里的规则已覆盖你日常要命名的绝大多数简单配合物。把这一点接回齿数：像乙二胺这样的螯合配体通过两个给体原子抓住金属，所以它算作一个占据两个配位位点的配体。

现在做两个快速验算，让规则扎下根来。深蓝色的配合物 [Cu(NH3)4]2+：四个氨（中性），所以铜是 +2，配合物是阳离子（不加 -ate）。命名：tetraamminecopper(II)（四氨合铜(II)），也写作 copper(2+)。鲜紫色的 [Cr(H2O)4Cl2]+：字母序上“aqua”（A）在“chloro”（C）之前，四个水和两个氯；两个氯为 -2、总电荷为 +1，所以铬是 +3，是阳离子（不加 -ate）。命名：tetraaquadichlorochromium(III)（四水二氯合铬(III)）。注意在这两个例子里你都按配体本名排了字母序、在排序时忽略了计数前缀、由电荷配平算出了氧化态、并把 -ate 只留给阴离子。

最后再提醒一句这一切的认真为何值得。完全相同的那些原子，[Co(NH3)5(NO2)]2+，可以用两种方式组装起来——nitro（N 结合，黄色）或 nitrito（O 结合，红色）——而一个配位化合物还可以在哪个配体待在方括号内、哪个待在方括号外上有所不同，或在相同配体的几何排布上有所不同。这些差异中的每一个，都是一种真实的、可分离的物质，有它自己的颜色和反应，而名字是纸面上唯一能把它们区分开的东西。这正是你将在下一篇里踏入的异构现象的世界——而你现在已经拥有了命名你将在那里遇到的每一个异构体的词汇。