配位化合物(簡稱配合物)是組成復(fù)雜、應(yīng)用廣泛的一類化合物。就配合物的數(shù)量來說超過一般無機(jī)化合物,約占無機(jī)物總數(shù)的75%。在現(xiàn)代化學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域,都廣泛涉及到配合物,成為化學(xué)工作者必須了解和掌握的知識(shí)之一。
“科學(xué)的發(fā)生和發(fā)展一開始就是由生產(chǎn)所決定的”,配合物這門學(xué)科的誕生和發(fā)展,也是人類通過長期生產(chǎn)活動(dòng),逐漸地了解到某些自然現(xiàn)象和規(guī)律,加以總結(jié)發(fā)展的結(jié)果。歷史上有記載的、最早發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)配合物就是我們很熟悉的亞鐵氰化鐵Fe4[Fe(CN)6]3(普魯士藍(lán))。它是1704年普魯士人狄斯巴赫在染料作坊中為尋找藍(lán)色染料,而將獸皮,獸血同碳酸鈉在鐵鍋中強(qiáng)烈地煮沸而得到的。后經(jīng)研究確定其化學(xué)式為Fe4[Fe(CN)6]3。近代的配合物化學(xué)所以能迅速發(fā)展也正是生產(chǎn)實(shí)際需要的推動(dòng)結(jié)果。如原子能、半導(dǎo)體、火箭等尖端工業(yè)生產(chǎn)中金屬的分離技術(shù),新材料的制取和分析;五十年代開展的配合催化,以及六十年代蓬勃發(fā)展的生物無機(jī)化學(xué)等。目前配合物化學(xué)已成為無機(jī)化學(xué)中很活躍的一個(gè)領(lǐng)域。今后配合物發(fā)展的特點(diǎn)是走向更加綜合,它將廣泛地滲透到有機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)、分析化學(xué)以及物理化學(xué)、量子化學(xué)等領(lǐng)域中去,如生物固氮的研究就是突出的一例。
當(dāng)將過量的氨水加到硫酸銅溶液中,會(huì)看到溶液逐漸變?yōu)樯钏{(lán)色。用酒精處理后,還可以得到深藍(lán)色的晶體。經(jīng)分析證明為[Cu(NH3)4]SO4。
CuSO4+4NH3=[Cu(NH3)4]SO4
在純的[Cu(NH3)4]SO4溶液中,除了水合的SO42-離子和深藍(lán)色的[Cu(NH3)4]2+離子外,幾乎檢查不出Cu2+離子和NH3分子的存在。[Cu(NH3)4]2+、[Ag(CN2)]-等這些復(fù)雜離子不僅存在于溶液中,也存在于晶體中。
從上面實(shí)例可以看出,這些復(fù)雜離子至少有不符合經(jīng)典原子價(jià)理論,在晶體和溶液中能以穩(wěn)定的難離解的復(fù)雜離子存在的特點(diǎn)。因之過去有人以此特點(diǎn)給配合物下定義,但沒說到配合物的真正本質(zhì)。某些配合物在水溶液中不容易離解得到復(fù)雜離子,如三氯三氨合鈷(Ⅲ)[Co(NH3)3Cl3],在共水溶液中,Co3+、NH3、Cl-離子的濃度都極小,它主要以[Co(NH3)3Cl3]這樣一個(gè)整體(分子)存在。
由此可見,化合物的組成是否復(fù)雜,能否離解得到復(fù)雜離子,并不是配合物的主要特點(diǎn)。從本質(zhì)上看,配合物中存在著與簡單化合物不同的鍵——配位鍵,這才是配合物的最本質(zhì)特點(diǎn)。因此,把配合物的定義可歸納為:配合物是由可以給出孤對電子或多個(gè)不定域電子的一定數(shù)目的離子或分子(稱為配體)和具有接受孤對電子或多個(gè)不定域電子的空位的原子或離子(統(tǒng)稱中心原子)按一定的組成和空間構(gòu)型所形成的化合物。如[Cu(NH3)4]2+、[Ag(CN)2]-]離子等均為配離子。配離子與帶有異電荷的離子組成的中性化合物,如配鹽[Cu(NH3)4]SO4,[Cu(H2O)4]SO4·H2O,配酸H2[PtCl6],配堿[Cu(NH3)4](OH)2等都稱為配合物。不帶電荷的中性分子如Ni(CO)4、[Co(NH3)Cl3],就是中性配合物,或稱配合分子。
配合物和配離子在概念上應(yīng)有所不同,但使用上對此常不嚴(yán)加區(qū)分。有時(shí)使用配合物這一名詞,就是指配離子而言。我們使用時(shí)應(yīng)加以注意,應(yīng)有個(gè)明確的理解。