配位化合物の応用|化学

配位化合物は、ルイス塩基として作用する配位子 (アニオン性または中性) に中心金属イオンが共有結合している化学錯体です。配位子は、その電子密度を金属の空混成軌道に提供します。配位化合物の結合と特性を説明するために、時間の経過とともにいくつかの理論が仮定されてきました。これらの化合物は、その優れた光学的および磁気的特性と、それらが示す幅広い色で知られています。配位化合物の意味と用途について話すことは、化学において配位化合物がなぜそれほど重要なのかを完全に理解するために非常に重要です。

配位化合物の応用

配位化合物には独特の性質があります。配位子は金属に強く結合しています。配位子の存在により、色の原因となる d 軌道分裂も起こります (結晶場理論で説明されているように)。

配位化合物は、生物系から触媒作用、産業用途まで、幅広い用途があります。

まず、生物学的応用を見てみましょう。

配位化合物の生物学的応用

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酸素の輸送と貯蔵:私たちの体の細胞は、機能するために酸素を必要とします。エネルギーは、酸素が必要なブドウ糖の分解から得られます。人間のような多細胞で複雑な生物では、酸素の必要量を拡散だけで満たすことは不可能であり、十分に発達した輸送システムが必要量を満たすために不可欠です。
しかし、酸素輸送はトリッキーな現象です。酸素は強力な酸化剤であるため、注意して体内に運ぶ必要があります。ヒトでは、酸素の輸送と貯蔵という困難なタスクは、それぞれヘモグロビンとミオグロビンによって行われます。

ミオグロビンは、鉄がポルフィリン環に結合した配位複合体です。これは 5 配位化合物であり、高いスピンを持ち、酸素が結合できる空サイトが 1 つあります。

ヘモグロビンでは、鉄イオンがリガンドとして機能する 4 つのヘム基に結合しています。テトラマーと呼ばれます。

金属酵素および金属タンパク質:金属タンパク質は、金属イオンがアミノ酸残基と結合しているタンパク質と定義されます。体内では、多くの酵素が活性を発揮するために金属イオンを必要とします。これは、DNA と RNA の修復と合成で機能する酵素に特に当てはまります。

電子伝達タンパク質:電子伝達特性により体内の酸化還元反応に関与するタンパク質を電子伝達タンパク質と呼びます。それらは、遷移金属が異なる酸化状態を示す能力を活用しています。遷移金属は容易に酸化状態を切り替えることができるため、電子伝達タンパク質において非常に貴重です。電子伝達タンパク質には次の種類があります。
a) 青色銅タンパク質:このようなタンパク質は、4 つのアミノ酸側鎖に四面体結合した銅イオンを持っています。酸化還元対は Cu2+/Cu+ です。

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b) シトクロム:ポルフィリン環に存在する 4 つの窒素原子に結合した鉄を含んでいます。それらは EMR スペクトルの可視範囲で吸収します。
c) 鉄硫黄タンパク質

配位化合物のその他の用途

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水の硬度を調べるには:EDTA は水中のカルシウムおよびマグネシウムイオンと複合体を形成し、これを使用して水の硬度を測定できます。

冶金学:ニッケルとイリジウムを精製するために、これらの金属に可逆的に結合して揮発性化合物を形成する配位子 CO が使用されます。
Ni (不純物) + 4CO →Ni(CO)4→ Ni (純粋) + 4CO

触媒として:触媒作用における配位化合物の用途は無限大です。その中で最も重要なのは、アルケンの水素化での使用です。チーグラー・ナッタ触媒は、エテンの重合に使用されます。つまり、エテンモノマー単位をポリエチレンに変換します。これは、TiCl4 と Al(C2H5)3 の混合物です。

染料および顔料産業:配位化合物は、それぞれの軌道エネルギーギャップに対応するさまざまな波長の放射を吸収できるため、幅広い色を示します。この特性により、染料および顔料業界で役立ちます。

無機定性分析用:溶液中に存在する陽イオンを調べるためにも使用されます。例えば、溶液中の銅(II)イオンの存在は、硫酸銅溶液をアンモニアと混合することによって確認することができます。濃青色の水溶性配位複合体が生成されます。

結論

配位化合物ノートのこれらのアプリケーションは、体内またはその他でのこれらの複合体のすべての実用的な用途をカバーしています。人体は、配位化合物なしでは想像できません。それらは体内で自然に発生し、さまざまな機能を実行するだけでなく、医療目的にも使用されます.シスプラチンは、がんの治療に使用される配位複合薬です。配位化合物の用途は、生物学に限定されるだけでなく、化学の他の分野や産業用途にも及びます。