共有座標結合または配位結合であるすべての共有電子の取り付け原子供給の内の1つの結合のタイプ。
単純な共有結合では、各原子が1つの電子を結合に供給します。一方、配位結合では、電子を供与して結合を形成する原子をドナー原子と呼び、電子のペアを受け入れて結合する原子をアクセプター原子と呼びます(Clark、2012)。
図1:ドナー原子(N)とアクセプター(H)の間の配位結合の図。
配位結合は、ドナー原子から始まりアクセプター原子で終わる矢印で表されます(図1)。場合によっては、ドナーは分子であってもよい。
この場合、分子内の原子はルイス塩基である電子対を提供でき、受容能力を持つ分子はルイス酸(Coordinate Covalent Bond、SF)になります。
配位結合は、単純な共有結合と同様の特性を持っています。このタイプの結合を持つ化合物は一般に融点が低く、(イオン結合とは異なり)原子間に存在しないクーロン相互作用があり、化合物は水に非常に溶けやすい(Atkins、2017)。
共有結合の調整の例
配位結合の最も一般的な例は、アンモニア分子と酸からのプロトンの組み合わせによって形成されるアンモニウムイオンです。
アンモニアでは、オクテットの完了後、窒素原子には孤立した電子ペアがあります。この孤立したペアを水素イオンに寄付すると、窒素原子がドナーになります。水素原子がアクセプターになります(Schiller、SF)。
図2:ヒドロニウムイオン配位結合の表示。
供与結合のもう1つの一般的な例は、ヒドロニウムイオンの形成です。アンモニウムイオンと同様に、水分子の自由電子対は、アクセプターであるプロトンへのドナーとして機能します(図2)。
ただし、配位結合が確立されると、酸素に結合したすべての水素はまったく同じになることに注意してください。水素イオンが再び分解すると、どちらの水素が放出されるか区別されません。
配位共有結合の形成を説明するルイス酸塩基反応の優れた例は、アンモニアとの三フッ化ホウ素付加物形成反応です。
三フッ化ホウ素は、ホウ素原子の周囲に希ガス構造を持たない化合物です。ホウ素はその価電子殻に3対の電子しか持たないため、BF3は電子が不足していると言われています。
アンモニア性窒素の非共有電子対を使用して、この欠陥を克服することができ、配位結合を含む化合物が形成されます。
図3:三フッ化ホウ素分子とアンモニアの間の付加物。
窒素からのその電子のペアは、ホウ素の空のp軌道に提供されます。ここで、アンモニアはルイス塩基であり、BF3はルイス酸です。
配位化学
遷移金属を形成する化合物の研究に専念する無機化学の分野があります。これらの金属は、配位結合を介して他の原子または分子と結合し、複雑な分子を形成します。
これらの分子は配位化合物として知られており、それらを研究する科学は配位化学と呼ばれます。
この場合、電子供与体となる金属に付着した物質は配位子として知られ、配位化合物は錯体として一般に知られています。
配位化合物には、ビタミンB12、ヘモグロビン、クロロフィルなどの物質、染料、色素、および有機物質の調製に使用される触媒が含まれます(Jack Halpern、2014年)。
錯イオンの例は、コバルト2+錯体であり、ジクロロアミンエチレンジアミンコバルト(IV)です。
配位化学は、塩化コバルト(III)とアンモニアのさまざまな化合物を調べたスイスの化学者、アルフレッドウェルナーの研究から生まれました。塩酸を添加した後、ヴェルナーは、アンモニアを完全に除去できないことを発見しました。彼は次に、アンモニアは中心のコバルトイオンにより密接に結合されるべきであると提案した。
しかしながら、水性硝酸銀が添加された場合、形成された生成物の1つは固体塩化銀であった。形成された塩化銀の量は、塩化コバルト(III)に結合したアンモニア分子の数に関連していました。
たとえば、硝酸銀をCoCl 3・6NH 3に添加すると、3つの塩化物すべてが塩化銀に変換されます。
しかしながら、硝酸銀がCoCl 3・5NH 3に加えられたとき、3つの塩化物のうちの2 つだけが塩化銀を形成しました。CoCl 3・ 4NH 3を硝酸銀で処理すると、3つの塩化物の1つが塩化銀として沈殿した。
結果として得られた観察から、複雑な化合物または配位化合物の形成が示唆されました。一部のテキストでは第1球とも呼ばれる内部配位圏では、配位子は中心金属に直接結合しています。
第二の球と呼ばれることもある配位の外側の球では、他のイオンが複合イオンに付着します。ヴェルナーは、1913年に彼の配位理論(Introduction to Coordination Chemistry、2017)でノーベル賞を受賞しました。
この配位理論により、遷移金属には2種類の価数があります。金属の酸化数によって決まる最初の価数と、配位数と呼ばれる他の価数です。
酸化数は、金属で形成された(例えば鉄(II)は、のFeOを生成する)と配位数が配位数4が生成するとの複合体(例えば鉄で形成することができるどのように多くの配位結合を指示することができるどのように多くの共有結合伝え-及び2-)(配位化合物、2017)。
コバルトの場合、配位数は6です。そのため、Wernerの実験では、硝酸銀を追加すると、六配位コバルトを残す塩化銀の量が常に得られました。
このタイプの化合物の配位結合は、着色されるという特性を持っています。
実際、それらは金属(赤い鉄、青いコバルトなど)に関連する典型的な着色の原因であり、原子発光および吸収分光光度テスト(Skodje、SF)にとって重要です。
参考文献
- アトキンス、PW(2017年1月23日)。化学結合。britannica.comから回復。
- クラークJ.(2012年9月)。協調(DATIVE COVALENT)結合。chemguide.co.ukから回復。
- 共有結合を調整します。(SF)。chemistry.tutorvistaから回復しました。
- 配位化合物。(2017年4月20日)。chem.libretexts.orgから回復。
- 配位化学の紹介。(2017年4月20日)。chem.libretexts.orgから回復。
- ジャックハルパーン、イギリス(2014年1月6日)。配位化合物。britannica.comから回復。
- シラー、M。(SF)。共有結合を調整します。easychem.comから回復しました。
- Skodje、K.(SF)。共有結合の調整:定義と例。study.comから回復しました。