配位化合物の重要性

配位化合物は、配位共有結合によって中性分子または陰イオンが中心の金属原子 (またはイオン) に拘束されるルイス酸塩基反応の派生物です。配位化合物と錯体は異なる化学種です。それらの特性と作用は、それらを構成する金属原子/イオンおよび配位子とは異なります。したがって、配位化合物は配位錯体とも呼ばれます。中心原子に拘束されたそのような分子またはイオンは配位子として知られています (錯化剤としても知られています)。

多数の配位化合物は、中心原子として金属元素から構成され、金属錯体として導入されます。また、そのような錯体の中心原子は配位中心であるとも言えます。

配位化合物の重要な役割

定性分析

• 分析と複合体形成の定性的方法は、ほとんどの無機イオンを特定して分離する上で重要な役割を果たします。

• 硫酸銅溶液をアンモニア水と混合すると、深青色の水溶性錯体が形成されます。このような反応は、塩中の第二銅イオンを検出するために使用されます。

• 金属の抽出

• 光合成がクロロフィル色素の存在によって可能になっていることは誰もが知っています。このタイプの顔料は、マグネシウムの配位化合物です。

• 人間の生物学的システムでは、多数の配位化合物が重要な役割を果たしています。

• 酸素運搬体の役割を果たす血中の赤い色素であるヘモグロビンは、鉄の配位化合物です。

• 生物学的プロセスを調節する多くの酵素は金属錯体です。

• 産業プロセス

• エテンの重合では、四塩化チタンとトリエチル アルミニウムの組み合わせであるチーグラー ナッタ触媒が利用されます。

配位化合物の性質:

配位化合物のいくつかの性質を以下に説明します

• 遷移元素によって形成された配位化合物は、電子遷移で光を消費する不対電子のために着色されます。

• 配位中心は金属ですが、相互に関連する配位錯体は不対電子のために磁気的です。

• 配位化合物は、さまざまな化学反応性を示します。したがって、それは内圏と外圏の両方の電子移動の一部になる可能性があります.

• 特定の配位子から構成される複雑な化合物は、触媒的または化学量論的な方法で分子の変換を助けることができます。

配位異性体化合物

2 つ以上の化学式を持つが、原子の配置が異なる化合物は異性体と呼ばれます。

配位化合物の異性体は、立体異性体と構造異性体の 2 つの部分にさらに分けられます。

• 立体異性体

立体異性体は、同じ原子と正確な結合セットを持ちますが、これらの結合の相対的な向きが異なります。これらはさらに、光学異性体と幾何異性体の 2 つの部分に分けられます。

• 光学異性体

重ね合わせることができない鏡像を形成する異性体は、互いに光学異性体またはエナンチオマーと呼ばれ、それらの重ね合わせることができない構造は非対称であることが知られています。光学異性体には次の 2 種類があります。

一例はアミノ酸のアラニンです。 …したがって、アラニンは一対の光学異性体として存在します。

• 幾何異性体

このタイプの異性体は、配位子の幾何学的配置が異なる可能性があるため、ヘテロレプティック錯体で観察されます。

このようなタイプのアクションは、配位数が 4 と 6 の配位化合物で発見されています。

たとえば、配位数 4 の [Pt(NH3)2Cl2] には、シスおよびトランスの幾何異性体があります。

• 構造異性体

これらは、同じ数と種類の原子から構成される 2 つ以上の化合物ですが、幾何学的配置において異なる意味で構成されています。これらはさらに 4 つの部分に分けられます。

• 結合異性体

このような異性体は、アンビデンテート配位子を持つ配位化合物によって示されます。

結合異性体の例は、紫色の [(NH3)5Co-SCN]2+ とオレンジ色の [(NH3)5Co-NCS]2+

• 配位異性体

このようなタイプの異性体では、配位化合物中の異なる金属イオンのカチオン性エンティティとアニオン性エンティティの間で配位子の変更が発生します。

配位異性体のペアの例:

[Co(NH₃)₆³⁺][ Cr(CN)₆³⁻] および [Cr(NH₃)₆³⁺] [Co(CN)₄³⁻.]

• イオン化異性体

そのような異性体は、潜在的な配位子である錯塩の対イオンが配位子に置き換わったときに発生します。

イオン化異性の一例は、[Co(NH3)5SO4]Br と [Co(NH3)5Br]SO4 です。

• 溶媒和異性体

このようなタイプの異性体は、金属イオンに正確に拘束された溶媒分子の数を考慮すると、化合物が異なるイオン化異性体の異常なケースです。

例:[Cr(H2O)6]Cl3 と [CrCl(H2O)5]Cl2H2O

• リガンド異性体

配位錯体におけるこれらの構造異性体は、異なる異性体構造をとる配位子に由来します。

1,2-ジアミノプロパンと 1,3-ジアミノプロパンがその例です。

ウェルナーの配位化合物理論

1898 年、アルフレッド ヴェルナーは、配位化合物の構造を説明するヴェルナーの理論を発表しました。

ウェルナー理論の仮定

ウェルナーの理論では、

まず、金属には一次原子価と二次原子価と呼ばれる 2 種類の原子価があります。

すべての金属原子は、一次価と二次価の両方を満たす傾向があります。

• 一次原子価はイオン化可能であり、負イオンによって満たされます。

• 二次原子価は非イオン化可能であり、負イオンによって満たされる可能性があります.

• 二次原子価によって金属に結合したイオンは、異なる配位数に対応する特徴的な空間配置を示します。

一次原子価と二次原子価の違い

一次原子価

• 一次原子価はイオン化可能です。

• これは荷電イオンによって満たされます。

• これは複合体の構造には役立ちません.

• 二次原子価として機能することはできません。

二次原子価

• 二次原子価はイオン化できません。

• これはリガンドによって満たされます。

• これは複合体の構造に役立ちます.

• 一次原子価としても機能します。

ヴェルナーの理論の限界

• ウェルナーの理論では、配位化合物の磁気、色、および光学特性を説明できません。

• ウェルナーの理論では、すべての元素が配位化合物を形成しない理由を説明できません.

• Werner のアプローチでは、配位化合物における結合の方向性を説明できません。

• ウェルナーの理論は複合体の安定性を説明していません.

• ウェルナーの理論では複合体の性質を説明できません.

結論

配位化合物は、多くの産業プロセスの触媒として使用され、分析化学における定性的/定量的化学分析にいくつかの用途があります。配位化合物は、生体系、冶金学、医学などの多くの分野で不可欠な役割を果たしています。

すべての原子は、一次原子価と二次原子価の両方を満たす傾向があります。したがって、二次原子価を満たす配位子は常に空間内の固定位置に向けられているため、複合体に固体の形状が与えられますが、一次原子価には方向性がありません。