配位键

配位(配价)键

本页解释什么是配位(配价)键。在学习本页内容之前，你需要对共价键有足够的认识。

配位(配价) 键

共价键由两个原子共享一对电子形成。因为双方原子核同时吸引着这一对电子，所以原子连接在了一起。

我们前面所讨论的共价键，两个原子都为成键贡献出了自己的一个电子；而这一页要介绍的是一类被称为配位键(或配价键)的共价键，它们的两个共享电子(成键电子)由一个原子单方面提供。

在本页的剩余部分，我们将选择使用"配位键"这一称呼；不过这并不妨碍你将它称为配价键——如果你喜欢的话!

氨气(NH3)与氯化氢(HCl)气体之间的反应

这两种无色气体混合后，会产生厚厚的白烟。烟是由固体小颗粒分散在空气中形成的，氨气与氯化氢气体生成的白烟是微小的氯化铵(NH4Cl)结晶。

反应的过程中，氯化氢向氨分子传递了一个氢离子(H+)，氢离子依附于氨分子的未共享电子对上，使氨分子变成了铵离子( NH4+)。

氢离子是以配位键的形式依附于铵离子( NH4+)上的，氯传递到氮上边的仅为氢的原子核，氢的电子留在了氯上边并导致氯原子变为带负电的氯离子(Cl-)。

一旦铵离子形成，我们便分辨不出谁是配位共价键、谁是非配位共价键了，因为它们间找不到任何区别。虽然图中铵离子配位键电子的颜色与其它成键有差别，但在现实中它们没有不同。

配位键的表示

如下图所示，我们用箭头表示配位键。箭头发自提供电子对的原子，指向接受电子对的原子。

将氯化氢溶解于水中产生盐酸

类似上一个例子，氯化氢向水分子传递了一个氢离子(H+)，氢离子依附于水分子其中一对未共享电子上。

H3O+离子被称为水合氢离子，也叫水合质子。

化学介绍课(例如GCSE)中，当我们提到氢离子的时候(比如说在酸中)，我们谈论的实际上是水合氢离子。单独的氢离子本质上是一个质子，具有非常强的反应活性，因此它不太可能单独存在于试管中。

有时我们看到氢离子被写成"H+(aq)"，"(aq)" 代表氢离子所依附的水分子。当H+(aq)与什么东西(比如说与碱)发生反应的时候，氢离子会重新从水分子上脱离。

注意，一旦配位键形成，依附于氧的所有氢离子将是完全平等的。当氢离子重新从水分子上脱离时，我们说不准水分子会分离哪一个氢离

子(也就是说，可以是3个当中的任何一个)。

氨(NH3)与三氟化硼(BF3)间的反应

如果你近期阅读过本站共价键的章节，你或许会记得三氟化硼中的硼原子不具有惰性气体的电子排布。三氟化硼中的硼原子成键能级只有3对电子，而实际上它有可供4对电子存在的空间。所以，我们可以用贫电子(electron deficient)一词来形容BF3。

氨分子中氮原子上存在的未共享电子对可帮助其克服电子的贫乏，于是，氨和三氟化硼以配位键相连形成了新的化合物。

如果用线条表示成键，上边的化合物可以简便的画成：

右边的图是配位键的另一种画法。键的氮端带正电，因

为氮的电子对移向了硼(硼带上了负电)。我们不会再

使用这种画法——因为它不如使用箭头的画法简洁。

氯化铝的结构

氯化铝会在177. 8°C时升华(由固体直接变为气体)。如果氯化铝是离子化合物，正离子与负离子间强大的吸引力会导致其拥有很高的熔点与沸点。所以，氯化铝不是离子，而应该是分子——分子相互间的作用力没有离子那样强。单个的分子由共价键连接而成，右边的点-

叉成键示意图仅显示了外层能级(成键能级)的电子。

跟BF3一样，AlCl3也贫电子。它们间可能存在很多相似性，因为周期表中的硼和铝位于同一族，氟和氯也位于同一族。

对氯化铝相对式量的测量表明，升华温度时蒸气中氯化铝的分子式不是AlCl3，而是Al2Cl6。它以二聚体(两个分子连在一起)的形式存在。这两个分子以配位键相连，成键电子来源于氯原子中的未共享电子对。每个氯原子都有3对未共享电子，而所有这些未共享电子对中，最后只有2对成为成键电子对，我们在下图中用红点表示出了这2对成键电子。

注意: 为了使配位键电子更醒目，我们将氯的其它电子用浅浅的粉红色表示。

形成配位键的电子并没有什么特殊之处——它们形成配位键只因为它们的轨域在反应时碰巧指向了正确的方向。

这两个配位键形成时会释放出能量，因此二聚体比单独的AlCl3分子更具有稳定性。

注意：氯化铝是一种比较复杂的化合物，因为其成键会随着温度的增高而发生

变化。如果你对此有兴趣，可以看看第3周期的氯化物，里边有关于氯化铝

的更详细的介绍。不过这与本页的内容之间并没有特别的相关性。

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水合金属离子中的成键

溶液中的离子强烈地吸引着水分子——水分子成簇的聚集在一起围绕正离子或负离子。在许多情况下，其吸引力大到使离子和水分子间形成正式的成键，并且这种事几乎在所有的金属正离子身上都会发生。

我们将有水分子依附的离子称为水合离子。

虽然氯化铝为共价化合物，但当它溶解在水中时，仍会生成离子。会有六个水分子与生成的铝离子(Al3+)成键，形成化学式为Al(H2O)63+的新离子。我们将它称为六水合铝离子(hexaaquaaluminium ion)——将单词拆开便是"六个(hexa)" 、"水分子(aqua)"包裹着一个"铝离子(aluminium ion)"。

六水合铝离子(以及其余绝大多数金属所形成的相类似的离子)的成键为配位键，成键的电子来源于水分子中的未共享电子对。

铝的电子排布为1s22s22p63s23p x1。当它形成Al3+离子时，它失去了第三能级的电子并留下1s22s22p6的电子排布。

现在铝的第3能级轨域已经空了。铝重新组织(杂化)第3能级的6个轨域(1个3s、3个3p、2个3d) 并生成6个能量相同的新轨域。这6个杂化轨域将分别接受来自6个水分子的未共享电子对。

你也许会想它为什么杂化的是6个轨域而不是4个或8个轨域(等等)。在空间上，铝原子(以及其它大多数金属离子)周围所能聚集的水分子的最大数目为6个。通过尽可能多的成键，系统将释放出更多的能量，整个系统就更加稳定。