金属の配位結合と錯イオン(錯体) 中心金属、配位子、配位数とは?

金属の配位結合と錯イオン(錯体) 中心金属、配位子、配位数とは?

 

高校化学においてよく結合の種類に関する問題が出題されます。

 

結合には、イオン結合、金属結合、共有結合、配位結合、分子間力などがあります。中でも、配位結合によって構成される物質として錯イオンや錯体と呼ばれるものがあります。この錯イオンや錯体について知っていますか。

 

ここでは、金属の配位結合や錯イオンに関する内容について解説していきます。

 

 

・金属の配位結合と錯イオン・錯体

 

・錯イオンにおける中心元素イオン、配位子、配位数とは

 

・錯イオンの中心イオン、配位数、立体構造、命名法の具体例

 

 

というテーマで解説していきます。

 

 

金属の配位結合と錯イオン・錯体

 

配位結合の詳細についてはこちらで記載していますが、配位結合について簡単に解説しますと、孤立共有電子対をもつ物質と電子対を持たない物質が、孤立電子対を通して結びつく結合のことを指します。

 

以下のようなものです。

 

 

配位結合をする例としては、アンモニアなどの孤立電子対を有する物質において、配位結合を形成しアンモニウムイオンになるケースもあります。

 

このように配位結合がおこりますが、中心元素として金属イオンが配置され、その周囲を配位結合によって結合した複数の別のイオンによって囲まれることがあります。これ特に、錯イオンを呼びます。

 

錯イオンは錯体と呼ばれる金属元素を中心としてその周りを別の物質で囲まれている構造の一種であるといえます。

 

この錯イオンについて掘り下げて解説していきます。

 

 

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錯イオンにおける中心元素イオン、配位子、配位数とは

 

それでは、錯イオンに関する用語について確認していきます。

 

錯イオンにおいて、中心には位置されるイオンは基本的に金属元素イオンです。具体的には、Ag+、Cu2+、Zn2+、Ni2+、Co2+、Co3+、Fe2+、Fe3+などがあげられます。他にも、Pb2+、Sn2+といった遷移金属金属イオンが配置されます。

 

そして、これらの中心金属イオンの周囲に配位する(配位結合で結びつく)ものを配位子と呼びます。

 

後ほど詳しく解説しますが、中心金属イオンの種類によって、配位子の数やその分子の形は変化します、この金属イオンの周囲の配位子の数のことを配位数とよびます。

 

それでは、錯イオンの中心イオン、配位数、立体構造、命名法の具体例を考えていきましょう。

 

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錯イオンの中心イオン、配位数、立体構造、命名法の具体例

 

まずは、錯イオンの命名の仕方から考えていきましょう。

 

例えば、代表的な錯イオンである[Fe(H2O)6]3+を例に名前の付け方を考えていきます。基本的には、かっこの中の後ろから順に命名し、その後にかっこの外のイオンの数を記載するような流れですl。

 

つまり、配位数→配位子の種類→中心元素イオン→外のイオンの数を()で表せばいいです。

 

上の例であれば、6に相当するギリシャ数字の「ヘキサ」、配位子の種類ではH2Oに相当する「アクア」、中心元素ではそのまま鉄、最後のイオンの数(Ⅲ)イオンと表記したものをつなげてましょう。

 

すると、[Fe(H2O)6]3+はヘキサアクア鉄(Ⅲ)イオンと命名できるわけです。

 

以下に、中心金属イオンの配位数、配位子の種類、立体構造についてまとめていきますので、参考にしてみてくだささい。

 

 

配位数と立体構造

 

錯イオンにおける廃位数は2、4、6となることがほとんどです。よって、2に相当するジ、4にあたるテトラ、6にあたるヘキサを覚えておけばいいです

 

配位数が2であれば直線系、4であれば正方形もしくは正四面体、6であれば正八面体となります。

 

 

配位子の種類と名称

 

配位子の種類の命名は以下の表を覚えておきましょう。

 

アンモニアのアンミン、水のアクア、塩化物イオンのクロロ、水酸化物イオンのヒドロキシド、シアン化物イオンのシアニドなどが代表的です。

 

 

 

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