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化学入門

学習目的

  • 配位錯体中の金属の配位数を計算します。

キーポイント

    • 配位数は、中心イオンに接続されたドナー原子の数です。
    • 配位子は、配位複合体の中心イオンに結合する官能基である。
    • 配位複雑なジオメトリは、配位数から得られます。

用語

  • ドナー原子中心原子またはイオンに結合しているリガンド内の原子。
  • 擬ハロゲン化物ハロゲン化物ではないが、その電荷および反応性においてハロゲン化物に似ている化合物。
  • 単座配位子は、中心原子と単結合のみを持つ配位子を表す。

配位数

配位数は、配位化学において、中心イオンに結合した配位子の数(より具体的には、ドナー原子の数)である。 調整番号は通常2と9の間です。 結合の数は、金属イオンと配位子の大きさ、電荷、および電子配置に依存する。

典型的には、錯体の化学は、配位子のsおよびp分子軌道と金属イオンのd軌道との間の相互作用によって支配される。 金属のs軌道、p軌道、およびd軌道は18個の電子を収容することができる。 したがって、ある金属の最大配位数は、金属イオンの電子配置(具体的には空軌道の数)と、配位子と金属イオンのサイズの比に関係しています。 大きな金属と小さな配位子は、高い配位数(例えば、4−)につながります。 大きな配位子を持つ小さな金属は、低い配位数(例えば、Pt2)につながります。 その大きなサイズのために、ランタニド、アクチニド、および初期遷移金属は高い配位数を有する傾向がある。配位化学において、配位子は、中心金属原子に結合して配位複合体を形成するイオンまたは分子(官能基)である。

配位子は、配位複合体を形成す 事実上、すべての分子およびすべてのイオンは、金属の配位子(または配位子)として機能することができます。 密度は、配位子がドナー原子を介して金属に結合する回数を指す。 多くの配位子は、通常、配位子が複数の原子上に孤立電子対を有するため、複数のサイトを介して金属イオンを結合することができる。

単座配位子は、実質的にすべてのアニオンとすべての単純なルイス塩基を含む。 したがって、ハロゲン化物と擬ハロゲン化物は重要なアニオン配位子である。 アンモニア、一酸化炭素、および水は、特に一般的な電荷中性配位子である。 単純な有機種も非常に一般的です。 すべての不飽和分子も配位子であり、配位結合を形成する際にそれらのπ電子を利用する。 また、金属は、例えば、シラン、炭化水素、および二水素中のγ結合に結合することができる。

複数の原子を介して結合する配位子は、しばしば多座またはキレートと呼ばれます。 二つの部位を介して結合するリガンドは、二座として分類され、三つの部位は三座として分類される。 キレート配位子は、一般的に有機リンカーを介してドナー基を連結することによって形成される。 古典的な二座配位子はエチレンジアミンであり、これは二つのアンモニア基をエチレン(-CH2CH2-)リンカーと連結することによって誘導される。 多座配位子の古典的な例は、完全にいくつかの金属を囲む、六つのサイトを介して結合することができる六座キレート剤EDTAです。

多座配位子にはいくつかのタイプがあり、それらが中心イオンとどのように相互作用するかに基づいて特徴付けることができる。 例えば、トランススパニング配位子は、配位複合体の反対側の配位位置にまたがることができる二座配位子である。 両座配位子は2つの場所で中心原子に結合することができますが、両方では結合できません。 架橋配位子は、二つ以上の金属中心をリンクします。 配位子のサイズと電子特性を変えることは、中心イオンの触媒作用を制御し、異常な配位部位を安定化させるために使用することができる。

幾何学

配位数から異なる配位子構造配置が生じる。 ほとんどの構造は、中心原子が中央にあり、その形状の角が配位子の位置であるかのようにパターンに従います。 これらの形状は、配位子と金属軌道との間の軌道の重複および配位子-配位子反発によって定義され、特定の規則的な形状につながる傾向がある。 しかし、規則的な幾何学から逸脱するケースが多い。 例えば、異なるサイズの異なる電子効果を有する配位子は、しばしば不規則な結合長をもたらす。

配位数を持つ中心原子の周りの原子の幾何学配位数3、4、および6を持つ中心原子の周りの原子の幾何学。 Lが任意の周辺原子であり、Mが中心原子である場合、結合角L–M–Lは三角平面では120°、四面体では109.5°、典型的には三角錐形状では109.5°前後である。 正方形の平面形状と八面体形状は、90°と180°の2つのL–M–L角度を持っています。

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