配位化学作业

对配位化学的认识

一学期的配位化学课，我对配位化学从所知甚少到有较深了解，进而产生一定的兴趣。在这个不但学习的过程中，觉得自己学到了不少东西。

配位化合物的发现和配位化学的研究至今已经有几百年的历史了。历史上有记载的最早发现并使用的第一个真正意义上的配合物是普鲁士蓝，它是十八世纪初普鲁士人在染料作坊中为寻找蓝色染料，在铁锅中将兽皮、兽血同碳酸钠混合后强烈煮沸而得到的。但是化学文献中所记载的最早的有关配合物的研究是1798年法国化学家Tassaert所报道的橙黄色盐CoCl3·6NH3。它是由CoCl2盐在NH4Cl和NH3水溶液中制得的：

4 CoCl2 + 2 NH3 + 4NH4Cl + O 2 →[Co（NH3）6]Cl3 + H2O

CoCl3·6NH3是一种新型化合物，其性质与NH3和CoCl2截然不同。这引起了许多无机化学家的重视和深入研究，进一步的研究发现氨不仅与钴盐形成CoCl3·5NH3、CoCl3·4NH3、CoCl3·5NH3·H2O等多种配合物，且与铜、钯、铂等金属的盐类皆可形成大量的此类配合物。除NH3外，当时还发现Cl-、CN-、NCS-、H2O、NO等离子或分子也可与金属离子或原子形成配合物，于是便开始了配位化学的早期探索。

我对配位化学的兴趣最早就产生于它多彩斑斓的颜色：最早的普鲁士蓝，后来学习到的还有：黄色的[Co（NH3）6]3+；橙色的[Co（NH3）5 NCS ]2+；红色的[Co（NH3）5 H2O]3+；紫色的[Co（NH3）5Cl]2+；绿色的[Co（NH3）6 Cl 2]+……

通过后来的学习，我了解到，物质能否显色，主要取决于两个条件:要有适当的能级间隔；要有较大的跃迁几率。而能够产生颜色的跃迁主要有以下五种类型：①过渡金属内部的d-d跃迁 (如配位化合物)；②化合物中电子从一个离子转移到另一个离子上的荷移跃迁(称C-T跃迁)；③有机分子中的π→π*跃迁，n →π跃迁，n→σ*跃迁等（如染料）；④半导体中电子在带隙间跃迁；⑤与晶体缺陷有关的电子跃迁。

随着学习的进一步深入，才了解到其实配位化合物无处不在，我们身边就有很多例子，比如：分析实验中经常用到的试剂乙二胺四乙酸二钠（EDTA）为螯合物，具有环状配位结构；血液中起贮存氧和输送氧作用的血红素，是铁元素与卟

吩的衍生物形成的配合物；植物中光合作用的关键物质叶绿素，是卟吩的衍生物（卟啉）与镁形成的配合物……

目前，配位化学发展迅速，内容日益丰富完善，配位化合物更是品种繁多，普遍存在，已经渗透到化学和自然科学的许多领域，并得到广泛应用。下面是配位化学的一些应用：

1 在分析化学中的应用

①离子的鉴定：利用配合物或配离子的特征颜色鉴别某些离子。

K4[Fe(CN)6]与Fe3+离子生成特征的蓝色Fe4[Fe(CN)6]3溶液或KSCN与Fe3+生成特征血红色溶液鉴定Fe3+离子：

4 Fe3++3[Fe(CN)6]4-→Fe4[Fe(CN)6]3（蓝色）

Fe3++nSCN- →[Fe(SCN)n]3-n（血红色）

丁二酮肟在弱碱性介质中与Ni2+可形成鲜红色的螯合物沉淀, 来鉴定溶液中的Ni2+，也可用于Ni2+的测定。

②离子的分离：生成配合物使物质溶解度改变达到离子分离的目的。

在含有Zn2+和Fe3+、Fe2+、Ti4+离子的混合溶液中，加入NH3使Zn2+生成[Zn(NH3) 4] 2+配离子溶于水中，而其它离子均已氢氧化物的形式沉淀，通过过滤和洗涤，可使Zn2+与这些离子分离。

Zn2++4NH3 →[Zn(NH3) 4] 2+

③离子的掩蔽：加入的掩蔽剂与干扰元素形成稳定的配合物。

例如，加入配合剂KSCN鉴定Co2+时，Co2+与配合剂将发生下列的反应：[Co(H2O) 6]2+(粉红) + 4SCN-─→[Co(NCS)4]2+(艳蓝) + 6H2O 若溶液中同时含有Fe3+，则会形成血红色的[Fe(NCS)]2+，妨碍对Co2+的鉴定。这时在溶液中先加入足量的配合剂NaF(或NH4F)，使Fe3+形成更为稳定的无色配离子[FeF6]3-，即可排除Fe3+对鉴定Co2+的干扰作用。

3 Fe3++6 F-─→[FeF6]3-

在分析化学上，这种排除干扰作用的效应称为掩蔽效应，这种方法也是消除

干扰离子最有效、简便、常见的方法。

2 在金属冶炼中的应用

①高纯金属的制备

绝大多数过渡元素都能与一氧化碳形成金属羰基配合物。与常见的相应金属化合物比较，它们容易挥发，受热易分解成金属和一氧化碳。利用上述特性，工业上采用羰基化精炼技术制备高纯金属。先将含有杂质的金属制成羰基配合物并使之挥发以与杂质分离；然后加热分解制得纯度很高的金属。例如，制造铁芯和催化剂用的高纯铁粉，正是采用这种技术生产的：

②贵金属的提取

在NaCN溶液中，由于Eθ{[ Au(CN)2]-/Au}值比Eθ(O2/OH-)值小得多，Au 的还原性增强，容易被O2氧化，形成[ Au(CN)2]-配离子将金从难溶的矿石中溶解与其不溶物分离，再用Zn粉做还原剂置换得到单质金：

4Au + 8CN- + 2H2O + O2→4Au(CN)2- + OH-

2Au(CN) 2- + Zn →2Au + [ Zn(CN)4]2-

3 在电镀工业中的应用

电镀是一项重要的工业技术，而电镀液的配制和解析、优质镀层的形成，与配位化学有着密切的关系。工业中所用的镀液有很多种：水合金属离子镀液、羟合配离子镀液、氰合配离子镀液、多乙烯多胺配离子镀液、多聚磷酸盐配离子镀液、氨基多羧酸配离子镀液、多羟基酸配离子镀液等等。

而其中碱性氰化物镀液是应用范围最广、历史最悠久的一种镀液。由于CN-具有很强的配位能力，再加上CN-的体积小，导电好又可被电极吸附等优点，所以氰化物镀液具有分散能力强、结晶致密、镀层光亮、对基体金属结合力好等优点，很适于防护—装饰性电镀。

由于氰合配离子镀液的毒性太大，对环境污染严重，无氰电镀在近二十多年来取得了很大的发展。目前已研究出多种非氰配合剂，例如：1-羟基亚乙叉-1，1-二膦酸（HEDP，H5L）等便是一种较好的电镀通用配合剂，它与Cu2+可形成羟基亚乙基二膦酸合铜(Ⅱ)配离子，电镀所得镀层达到质量标准，应用广泛。

4 在生物、医药学方面的应用

生物体内各种各样起特殊催化作用的酶，几乎都与有机金属配合物密切相