配位化学における配位子とは、それらがルイス塩基として機能し、その電子密度を金属の空混成軌道に与える分子またはイオンであることを意味します。強い配位共有結合が金属と形成されます。配位子は、その密度、電荷、電界強度に基づいてさまざまなタイプに分類できます。それらは、配位化合物の磁気特性、形状、および色を決定する上で重要な役割を果たすため、非常に重要です。 「リガンド」という言葉は、「結合する」を意味するラテン語に由来します。
リガンドの種類
配位子は、その電荷に基づいて、中性と陰イオンの 2 種類に分類されます。
- 陰イオン配位子は負電荷を持っています。原子陰イオンの例は、ハロゲン化物イオン、酸化物、窒化物です。
- 分子陰イオンは、複数の種類の元素で構成されています。水酸化物、シアン化物、チオシアン化物、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩などが一般的な例です。
- 中性配位子は、金属に供与できる孤立電子対を持っています。最も一般的な例は、水、カルボキシル、ニトロシルなどです。
密度と触覚
密度は、リガンドに存在するドナー部位の数として定義されます。
リガンドは、そのデンティシティに基づいて次のように分類できます:
- 単座リガンド:リガンドが 1 つのドナー サイト/グループしか持たない場合、それは単座と呼ばれます。例としては、Cl-、NH3 などがあります。
- 多座配位子:配位子に複数のドナー部位/グループがある場合、多座配位子と呼ばれます。多座配位子はキレート効果を示します。さらに、ドナー サイトの数に基づいて、次のタイプに分類できます。
- 多座配位子:配位子が外部条件に応じて複数のデンティシティを示す場合、多座配位子と呼ばれます。 EDTA (エチレンジアミン四酢酸) は、1 から 6 の範囲の異なる数の電子対を供与できる例です。 2 つの窒素または 4 つのアセテート基の酸素を介して金属中心と結合できます。
- Ambidentate:複数のドナー部位を持つが、一度に結合に関与できるのはそのうちの 1 つだけであるリガンド。たとえば、SCN- は、硫黄中心と窒素中心の両方から供与できるため、両座です。 NO2- は、酸素中心と窒素中心の両方から供与できるため、両座です。
配位子の触覚性は、一連の連続した原子を介した金属中心との配位子の結合として定義されます。複数の原子は、パイ結合相互作用を介して金属と調整できます。触覚性を示す配位子は、シクロペンタジエニルアニオン、ベンゼンなどで、ギリシャ記号の𝞰で表されます。特定のタイプの金属と配位する原子の数は、この記号の右上隅に書かれています。
たとえば、ベンゼンの 2 つの原子だけが金属に配位している場合、それは 𝞰2-ベンゼンと呼ばれます。 4つの原子が配位している場合、𝞰4-ベンゼン.
このような配位化合物の例:フェロセン (鉄が 2 つのシクロペンタジエニル環で結合)、ニッケロセンなど。
分光化学シリーズ
配位子は、金属の軌道を分割する程度に基づいて、強電場配位子と弱電場配位子に分類できます。これには、結晶場理論の基本的な理解が不可欠です。金属には、縮退した 5 つの d 軌道があります。つまり、それらは同じエネルギーです。ただし、配位子の存在下では、軌道が 2 つのエネルギー準位に分裂する可能性があります。八面体球では、5 つの d 軌道が 3 つと 2 つの d 軌道に分かれます。より低いエネルギー レベルにある 3 つの軌道は、dxy、dyz、および dxz です。より高いエネルギー レベルにある 2 つの軌道は、dx2-y2 と dz2 です。これらの 2 つの軌道は、空間内で配位子に向けられるにつれて、配位子からの反発が大きくなります。これにより、エネルギーが高くなり、一連の軌道を形成します。
3 つの軌道 dxy、dyz、および dxz は軸の間にあり、エネルギーが低くなります。それらは軌道の t2g セットを形成します。
この現象は結晶場分裂と呼ばれます。強電場配位子は、弱電場配位子より多くの分裂を引き起こします。これに基づいて、配位子が電界強度に従って配置される分光化学シリーズが形成されました。
I-
配位子は、中央の金属イオンと共有結合し、その電子密度を空軌道に寄付する分子またはイオンです。それらは、その歯質に基づいてさまざまなタイプに分類できます。それらは陰イオン性または中性である可能性があります。配位子は、金属の縮退した d 軌道を異なるエネルギーの軌道に分割できます。 2 つの d 軌道はより高いエネルギー レベルに移動し、残りの 3 つはより低いエネルギー レベルにあります。これは、結晶場分裂と呼ばれます。それでは、配位化合物の質問でいくつかの配位子を見てみましょう。結論
