錯イオンの配位子・配位数・立体構造・名称、錯イオン形成反応

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complex-ion
金属の陽イオンに分子や陰イオンが配位結合してできたイオン. 共有結合するための2個の電子が一方的に供給される結合を配位結合という. 水溶液中の金属イオンは,\ 電子が欠乏して不安定な状態にある. そこで,\ 非共有電子対をもつ分子や陰イオンと配位結合して錯イオンになることで安定するのである. {[Ag(NH₃)2]+} NH₃分子の{N}がもつ非共有電子対で配位結合している.  配位子 金属イオンに配位結合する分子や陰イオン. 配位子ce{OH-}NH₃H₂OCN-} {S2O3²-} 名称 ヒドロキシド {アンミン アクア{シアニド{チオスルファト  配位数(金属イオンと結合可能な配位子数)と錯イオンの立体構造 配位数\ 直線形 {正方形\ ({Cu²+}) 正八面体形 [-.5zh] 正四面体形 中心金属の価数が大きいほど配位子を強く引きつけ,\ 配位数が大きくなる傾向がある. 目安の1つは中心金属イオンの電荷の2倍だが,\ 参考程度である.\ 実際,\ {Fe²+}と{Ni²+}は6である. }]$  錯イオンの名称  [配位子の数詞}\ →\ 配位子名}\ →\ 金属}\ →\ (酸)イオン]}    {[Ag(NH₃)2]+} ジ}アンミン}銀(I)}イオン    {[Al(OH)4]-} テトラ}ヒドロキシド}アルミン}酸イオン $[l} {配位子の数詞  1:モノ  2:ジ  3:トリ  4:テトラ  5:ペンタ  6:ヘキサ} {全体の電荷が陰イオン}の錯イオンの場合のみ,\ {「酸イオン」}となる. {Al}の場合のみ,\ 「アルミニウム(III})」ではなく,\ {「アルミン」}とする. 配位子 金属イオン 錯イオン\hfill} OH- {Al³+} {[Al(OH)4]-} (無色){red}{テトラ}ヒドロキシド}アルミン}酸イオン {Zn²+} {[Zn(OH)4]²-} (無色) テトラ}ヒドロキシド}亜鉛(II)}酸イオン {Sn²+} {[Sn(OH)4]²-} (無色) テトラ}ヒドロキシド}スズ(II)}酸イオン {Pb²+} {[Pb(OH)4]²-}(無色) テトラ}ヒドロキシド}鉛(II)}酸イオン NH₃ ce{Zn²+} {[Zn(NH₃)4]²+} (無色) テトラ}アンミン}亜鉛(II)}イオン {Cu²+} {[Cu(NH₃)4]²+} (深青色}) テトラ}アンミン}銅(II)}イオン {Ag+} {[Ag(NH₃)2]^+} (無色) ジ}アンミン}銀(I)}イオン {Ni²+} {[Ni(NH₃)6]²+} (青紫色}) ヘキサ}アンミン}ニッケル(II)}イオン {CN- {Fe²+} {[Fe(CN)6]⁴-} ヘキサ}シアニド}鉄(II)}酸イオン {Fe³+} {[Fe(CN)6]³-}ヘキサ}シアニド}鉄(III)}酸イオン {S2O3²-}{Ag+} {[Ag(S2O3)2]³-} ビス}(チオスルファト)}銀(I)}酸イオン 特に重要なのは,\ 配位子が{OH-}とNH₃のもののうち,\ 上から7つである. {OH-}と錯イオンを作るのは,\ {両性金属のイオン}である. ゴロ合わせ {あ({Al})あ({Zn})すん({Sn})なり({Pb})}と溶ける両性金属. NH₃と錯イオンを作る金属イオンのゴロ合わせ {銀({Ag})子({Co})に({Ni})どう({Cu})もあえん({Zn})} {錯イオンの電荷は,\ 中心金属イオンと配位子の電荷の合計}である. 例えば,\ {[Zn(OH)4]²-}は,\ {Zn²+}の+2と{OH-}の(-1)4を合計して「2-」となるのである. {[Al(OH)4]^-}は,\ 実際には4個の{OH-}に加え,\ H₂Oが2個配位し,\ {[Al(OH)4(H₂O)2]^-}となっている. よって,\ 配位数は6で,\ 正八面体構造をとる(H₂Oを無視すると正方形). 「ビス」は「ジ」と考えておけばよい. 錯イオン形成反応}金属の単体や化合物}+配位子}\ 錯イオン$} Cu²++{4NH₃}[Cu(NH₃)4]²+$ 水酸化物の錯イオン形成反応   {Al(OH)3}の沈殿に多量の{NaOH}水を加えると,\ 沈殿が再び溶解する.     {Zn(OH)₂}の沈殿に多量のNH₃水を加えると,\ 沈殿が再び溶解する.     酸化物の錯イオン形成反応   {Ag2O}の沈殿に多量のNH₃水を加えると,\ 沈殿が再び溶解する.Ag2O + H₂O} {2AgOH} (酸化物+水→水酸化物}) 両性元素の単体の錯イオン形成反応   {Al}に{NaOH}水を加えると溶解して水素が発生する. 2Al + 6H₂O}{2Al(OH)3 + 3H₂}(単体+水→水酸化物+水素}) 通常,\ {水溶液中の金属イオンは,\ 単独では存在せず,\ アクア錯イオンとして存在}している. つまり,\ 実際は{[Cu(H₂O)4]²+}として存在しているものを,\ 普段{Cu²+}と書いているのである. これにH₂Oよりも相性のよい配位子を加えると,\ H₂Oと置き換わって新たな錯イオンができる. また,\ {多くの金属イオンは,\ 少量の塩基を加えると水酸化物の沈殿を作る}(詳細は無機化学). {一部の沈殿は,\ {NaOH}水やNH₃水を過剰に加えると,\ 錯イオンを形成して再び溶解する.} 錯イオン関連では,\ 沈殿が再溶解する反応や両性元素単体と塩基の反応の式がよく問われる. これらの反応式は,\ {水酸化物の錯イオン形成反応を基準に作成する}とよい. 酸化物や単体は,\ 一旦{水と反応して水酸化物ができる}と考える. その後,\ {水酸化物が錯イオンを形成する反応式と合体}させ,\ 中間生成物の水酸化物を消去する. イオン反応式は,\ 水溶液中で電離するものはイオンに分けて,\ あまり電離しないものは分けずに書く. よって,\ 沈殿物は分けずに書き,\ 完全に電離する錯イオンの化合物はイオンで書く. 金属単体と水から水酸化物と水素ができる反応は酸化還元反応である. 半反応式\ {Al Al³+ + 3e-}\ (還元剤)\ と\ {2H₂O + 2e- 2OH- + H₂}\ (酸化剤)\ から作成できる. ただし,\ いちいち半反応式から作成せずとも,\ 容易に化学反応式を書くことができる. 錯塩(錯イオンを含む塩)は,\ 錯イオンが陽イオンでも陰イオンでも,\ 錯イオンを先に書く.  {Na[Al(OH)4]}  テトラヒドロキシドアルミン酸ナトリウム  {[Zn(NH₃)4](OH)₂} テトラアンミン亜鉛水酸化物
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