袁曉艷

(遼寧朝陽師范高等?？茖W(xué)校生化工程系 遼寧朝陽 122000)

配位化合物也稱絡(luò)合物,由于幾乎所有的化學(xué)元素都能形成配合物,其數(shù)量龐大,性能獨(dú)特,使配位化學(xué)在科學(xué)研究及生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用極為廣泛,滲透到分析化學(xué),有機(jī)化學(xué),結(jié)構(gòu)化學(xué),催化化學(xué)和生物化學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域中,發(fā)展成為化學(xué)學(xué)科中的一個(gè)獨(dú)立分支。

1 配位化合物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

在配位化合物中,中心原子和配位體之間是以 配位鍵相結(jié)合,其中配位體可以提供孤對電子或π電子,中心原子可以接受孤對電子或π電子,配合物是具有一定空間構(gòu)型的復(fù)雜離子或分子。根據(jù)配位原子數(shù)目不同,配合物分為簡單配合物,螯合物,多核配合物,羰合物,烯烴配合物,多酸型配合物,種類繁多,應(yīng)用廣泛。

2 配位化合物在化學(xué)方面

首先,可以進(jìn)行離子的掩蔽,例如,在含有Fe3+和Co2+離子的溶液中,鑒定Co2+時(shí),由于KSCN與Co2+作用生成艷藍(lán)色溶液,可以確定Co2+的存在。但Fe3+和KSCN作用有血紅色產(chǎn)生,妨礙了對Co2+的鑒定,因此,事先在溶液中加入NaF配位劑,F-與Fe3+作用生成無色穩(wěn)定的[FeF6]3-離子,從而排除Fe3+對Co2+鑒定的干擾作用。

其次,可以進(jìn)行離子的分離,在含有Zn2+和Al3+的溶液中加入過量氨水,Zn2+與過量的氨水作用生成沉淀后又溶解生成無色溶液,而Al3+與過量氨水作用,生成白色溶液,通過過濾后,達(dá)到二者分離的目的。

還有,用于離子的鑒定,例如,二價(jià)銅離子與 氨分子形成深藍(lán)色的四氨合銅配離子而鑒定二價(jià)銅離子,二價(jià)鎳離子與丁二肟在弱堿性介質(zhì)中可形成鮮紅色難溶二(丁二肟)合鎳而鑒定二價(jià)鎳離子。

在有機(jī)合成中,利用配位反應(yīng)可以產(chǎn)生的催化作用,合成許多有機(jī)化合物,例如,利用 氯化銅和氯化鈀 的稀鹽酸溶液做催化劑,乙烯合成乙醛,首先二價(jià)鈀離子和乙烯形成配合物,使乙烯雙鍵被削弱而活化,然后,乙烯容易被氧化成乙醛。

在冶金工業(yè)方面,利用過渡元素與一氧化碳 形成金屬羰基配合物的特點(diǎn),可以制備高純度金屬,例如,將含有雜質(zhì)的鐵制成五羰基合鐵,由于五羰基合鐵容易揮發(fā),受熱易分解,從而制備高純度鐵粉。制造鐵芯和催化用的高純度鐵粉正是運(yùn)用了這一原理。在實(shí)際生產(chǎn)中,從礦石中提取貴金屬是比較困難的,利用配位反應(yīng)可以做到。例如,提取金的過程中,因?yàn)榻痣y氧化,但在空氣存在的條件下,金溶于氰化鈉溶液中,金與氧氣和氰化鈉作用生成二氰合金配離子而溶解,然后用鋅粉在溶液中將金置換出,從而提取到金。提取銀也可以用此類方法。

在電鍍工業(yè)方面,對鍍層質(zhì)量的要求是很高的,要致密,牢固,光亮,均勻,這就要求金屬離子在陰極鍍件上的還原速度不應(yīng)該太快,因此控制鍍件中有關(guān)金屬離子的濃度時(shí)非常必要的。多年來,采用氰化鈉使有關(guān)金屬離子轉(zhuǎn)變?yōu)榍韬吓潆x子,以降低鍍液態(tài)中簡單金屬離子的濃度,在鍍銅,銀,金,鋅,錫等工藝中都采用這種方法。由于氰化物劇毒,目前采用非氰配位劑,以保護(hù)環(huán)境。

3 配合物在生物和醫(yī)藥方面的應(yīng)用

在生物方面,配位化合物中的螯合物在生物體中起著非常重要作用。例如,釩,鉻,鐵,錳,鈷,鎳,鉬是生命必須的元素,這些金屬元素與生物配體進(jìn)行配位作用,從而產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng),例如,二價(jià)鐵離子與卟啉類配體結(jié)合形成配合物是血紅蛋白,在血紅蛋白結(jié)構(gòu)中,二價(jià)鐵離子是中心原子,六個(gè)配位原子占據(jù)了八面體的六個(gè)頂點(diǎn),四個(gè)氮原子作為配位原子來源于卟啉環(huán),另二個(gè)配位原子,一個(gè)是配位水分子中的氧原子,還有一個(gè)是另一個(gè)分子的血紅蛋白質(zhì)肽鏈中的一個(gè)組氨酸氮原子。血液中的血紅蛋白在肺部攝取氧氣,而將水替代下了,當(dāng)血液流動(dòng)時(shí),結(jié)合氧氣的血紅蛋白被輸送到身體的各個(gè)部位,在需氧 的地方釋放氧氣,又將水交換上去,從而起到輸送氧氣作用。生物體中各種各樣起特殊作用的酶都屬于有機(jī)金屬配合物,例如,植物進(jìn)行光合作用所必須的葉綠素,是以二價(jià)鎂離子為中心的復(fù)雜配離子,植物固氮酶是鐵和鉬的蛋白質(zhì) 配合物。例如,在醫(yī)學(xué)上,常利用配合反應(yīng)除去進(jìn)入人體中的某些有毒元素,例如,EDTA的鈣鹽是一種高效解毒劑,當(dāng)人體發(fā)生鉛中毒時(shí),將Na2[Ca(EDTA)]溶于生理鹽水或葡萄糖形成溶液,注射到體內(nèi),鉛離子與Na2[Ca(EDTA)]作用,將鉛離子絡(luò)合起來,形成[PbEDTA]2-及剩余[CaEDTA]2-均可隨尿排出體外,從而達(dá)到解鉛毒的目的。

4 結(jié)語

總之,近些年來,我國的配位化學(xué)發(fā)展是突飛猛進(jìn)的,在發(fā)展傳統(tǒng)的配合物體系之外,還沿著深度,廣度和應(yīng)用方向發(fā)展。在新型大環(huán)、大分子配體配合物以及特異結(jié)構(gòu)性能模型配合物方面,在主族元素和過渡元素金屬有機(jī)化合物、簇合物及多核配合物方面,在具有光、電、熱、磁等特性的新型配合物及其功能的微觀機(jī)理方面,配合物的光電學(xué)和電化學(xué),固體和界面配位化學(xué)、超分子配位化學(xué)和分子識(shí)別和組裝等諸多方面進(jìn)行探討和研究.同時(shí),配位化學(xué)和其他相關(guān)學(xué)科相互交叉和滲透,配位化學(xué)的原理和規(guī)律,將在分子水平上對未來復(fù)雜的分子層次以上聚集態(tài)體系的研究起著重要作用,其概念及方法也將超越傳統(tǒng)學(xué)科的界限。配位化學(xué)和有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、材料化學(xué)、生物化學(xué)、等學(xué)科的結(jié)合已經(jīng)取得很大進(jìn)展。以后,加強(qiáng)一些薄弱領(lǐng)域的研究,例如,配位光化學(xué)、納米配位化學(xué)、新型功能配合物、金屬配合物、界面配位化學(xué)、配位超分子化合物等,這必將給配位化學(xué)帶來新的發(fā)展前景。

[1]四川大學(xué)工科基礎(chǔ)化學(xué)教育中心,近代化學(xué)基礎(chǔ).北京:高等教育出版社,2001.

[2]北京師范大學(xué),華中師范大學(xué),南京師范大學(xué),無機(jī)化學(xué)教研室編.高等教育出版社,2005.