配位化学的发展与应用

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学号：0801044241

配位化学的发展与应用

摘要

通过这一个学期的学习，我对配位化学的基础知识有了很大程度的掌握。在即将走完配位化学的课堂学习历程时，对其某一方面进行总结复习是很有必要的。科学研究的最终目的是应用，所以本文着重讲配位化学的发展与应用，分别从配位化学的发展与配位化学的应用两个方面作介绍。配位化学的发展经历了萌芽时期、奠基时期、蓬勃发展时期，在这里都作了比较详细的介绍，最后又重点介绍了我国配位化学研究工作的发展情况。在配位化学的应用方面分别介绍了其在分析化学、电镀工业、湿法冶金、配位催化及生物化学等几个方面的应用情况，并在最后对配位化学的发展与应用作了美好展望。

关键词：配位化合物；EDTA；湿法冶金；配位催化；生物化学

ABSTRACT

Through the study of one semester, I have a large degree of master on based coordination chemistry knowledge. In the end of the coordination chemistry classroom learning process, it is necessary to review on the one hand on coordination chemistry. The ultimate aim of scientific research is to apply。This paper focuses on the development and application of the coordination chemistry. Coordination chemistry has experienced sprout period, foundation, vigorous development period and here are made a detailed introduction. Specially, this paper will introduce our country with a chemical work with the development of the situation. It is also introduced that the application of coordination chemistry on analytical chemistry、electroplating industry、hydrometallurgy、coordination catalysis and biochemistry. Finally, this paper considers that the future of the development and application of the coordination chemistry is bright.

Key words:coordination compounds; EDTA; hydrometallurgy; coordination catalysis; biochemistry

配位化学的发展

1、配位化学的萌芽时期

国外文献上最早记载的配合物是我们熟悉的一种染料即普鲁士蓝。1704年普鲁士染料厂的一位工人把兽皮或牛血和碳酸钠在铁锅中一起煮沸，得到一种蓝

色的染料，后来经详细研究即为Fe

4[(Fe (CN)

6

)

3

。

但是，使用配合物作为染料，在我国从周朝就开始了，比普鲁土蓝的发现早二千多年。《诗经》中有“缟衣茹藘（绛红色佩巾的代称）”，“茹藘在阪”这样的记载。“茹藘”就是茜草，当时用茜草的根和粘土或白矾制成牢度很好的红色染料，后来称为茜素染料。这就是存在于茜草根中的二(羟基)葸醌和粘土(或白矾)中的铝和钙离子生成的红色配合物，这是最早的媒染染料。在长沙马王堆一号墓出土的深红色绢和长寿绣袍的底色，经鉴定有的是用这种染料染色的。即

栎树(橡树)、五倍子都含有焦棓酚单宁质，柿子、冬青叶等含有儿茶酚单宁质；单宁质直接用来染织物时呈淡黄色。但单宁的羟基和铁盐作用就生成黑色的配合物。古代平民的衣服都是黑色的，就是将单宁质染过的纺织品再用绿矾(FeSO4·7H2O)处理成为黑色。因此，《荀子·劝学篇》有“与之俱黑”的说法。

早在唐初出版的《新修本草》就记载了苏仿木，即苏木，是产于云南的小乔木，将它和绿矾一同处理，可供染色，现已初步鉴定其结构为它和Fe2+生成深青红色的配合物。

关于最早的配合物研究是在1798年法国塔索尔特观察到亚钴盐在氯化铵

和氨水溶液中转变为CoCl

3·6NH

3

的实验。塔索尔特是个分析化学家。他研究在

盐酸介质中如何用NaOH使Co2+沉淀为Co(OH)

2，再由Co(OH)

2

灼烧成CoO以测定

钴的含量。在用氨水代替NaOH时发现了桔黄色的晶体[Co(NH

3)

6

]Cl

3

。

2、配位化学的奠基时期

1893年，瑞士苏黎柿大学的维尔纳的贡献：

他是1913年诺贝尔奖金获得者，配位化学的奠基人，是第一个认识到金属离子可以通过不只一种“原子价”同其他分子或离子相结合以生成相当稳定的复杂物类，同时给出与配位化合物性质相符的结构概念的伟大科学家。维尔纳价键理论不仅正确地解释了实验事实，还提出了配位体的异构现象，为立体化学的发展开辟了新的领域。但维尔纳配位价键理论与当时流行的原子价理论有很大的出

入，而且他原本的研究领域是有机化学，在无机化学方面尚未取得任何重要的实验工作，他所引用的实验数据都是别人的，故在理论提出后受到北欧国家和英国等国家化学家的冷遇与抵制。但是维尔纳没有退缩。他用他后半生的全部精力致力于论证配位价键理论的实验工作。通过他与学生的有力验证，到20 世纪初，配位价键理论逐渐为各国化学家所接受。此后，配位化学在世界范围内蓬勃发展。

1923年，英国化学家西奇维克提出有效原子序数（EAN）法则，是指中心原子的电子数和配体给予中心原子的电子数之和。即中心原子形成稳定配合物的EAN应等于紧跟它后面的惰性原子的序数。主要用于羰基及其它非经典配合物结构中。

3、配位化学的蓬勃发展时期

配位化学是在无机化学基础上发展起来的一门边沿学科。它所研究的主要对象为配位化合物(Coordination Compounds，简称配合物)。早期的配位化学集中在研究以金属阳离子受体为中心(作为酸)和以含N、O、S、P等给体原子的配体(作为碱)而形成的所谓“维尔纳配合物”。第二次世界大战期间，无机化学在围绕耕耘周期表中某些元素化合物的合成中得到发展，在工业上，美国实行原子核裂变曼哈顿工程基础上所发展的铀和超铀元素溶液配合物的研究。以及在学科上，1951年P anson和Miler对二茂铁的合成打破了传统无机和有机化合物的界限，从而开始了无机化学的复兴。

当代的配位化学沿着广度、深度和应用三个方向发展。在深度上表现在有众多与配位化学有关的学者获得了诺贝尔奖，如Werner创建了配位化学，Ziegler 和Natta的金属烯烃催化剂，Eigen的快速反应，Lipscomb的硼烷理论，Wnkinson 和Fischer发展的有机金属化学，Hoffmann的等瓣理论，Taube研究配合物和固氮反应机理，Cram，Lehn和Pedersen在超分子化学方面的贡献，Marcus的电子传递过程，在以他们为代表的开创性成就的基础上，配位化学在其合成、结构、性质和理论的研究方面取得了一系列进展。在广度上表现在自维尔纳创立配位化学以来，配位化学处于无机化学研究的主流，配位化合物还以其花样繁多的价键形式和空间结构处在化学理论发展中及其与其它学科的相互渗透中，而成为众多学科的交叉点。在应用方面，结合生产实践，配合物的传统应用继续得到发展。例如金属簇合物作为均相催化剂，在能源开发中C1化学和烯烃等小分子的活化，螯合物稳定性差异在湿法冶金和元素分析、分离中的应用等。随着高新技术的日益发展，具有特殊物理、化学和生物化学功能的所谓功能配合物在国际上得到蓬勃发展。

4、我国配位化学研究工作的发展

我国配位化学的研究在中华人民共和国成立前几乎属于空白。1949年后随着国家经济建设的发展，仅在个别重点高等院校及科研单位开展了这方面的教学和科研工作，60年代中期以前，主要工作集中在简单配合物的合成、性质、结构及其应用方面的研究。特别是在溶液配合物的平衡理论、混合和多核配合物的稳定性、取代动力学、过渡金属配位催化以及稀土和W、Mo等我国丰产元素的分离提纯以及配位场理论的研究。除了个别方面的研究外，总体来说与国际水平差距还较大。