配位化合物(简称配合物)是组成复杂、应用广泛的一类化合物。就配合物的数量来说超过一般无机化合物,约占无机物总数的75%。在现代化学的各个领域,都广泛涉及到配合物,成为化学工作者必须了解和掌握的知识之一。
“科学的发生和发展一开始就是由生产所决定的”,配合物这门学科的诞生和发展,也是人类通过长期生产活动,逐渐地了解到某些自然现象和规律,加以总结发展的结果。历史上有记载的、最早发现的第一个配合物就是我们很熟悉的亚铁氰化铁Fe4[Fe(CN)6]3(普鲁士蓝)。它是1704年普鲁士人狄斯巴赫在染料作坊中为寻找蓝色染料,而将兽皮,兽血同碳酸钠在铁锅中强烈地煮沸而得到的。后经研究确定其化学式为Fe4[Fe(CN)6]3。近代的配合物化学所以能迅速发展也正是生产实际需要的推动结果。如原子能、半导体、火箭等尖端工业生产中金属的分离技术,新材料的制取和分析;五十年代开展的配合催化,以及六十年代蓬勃发展的生物无机化学等。目前配合物化学已成为无机化学中很活跃的一个领域。今后配合物发展的特点是走向更加综合,它将广泛地渗透到有机化学、生物化学、分析化学以及物理化学、量子化学等领域中去,如生物固氮的研究就是突出的一例。
当将过量的氨水加到硫酸铜溶液中,会看到溶液逐渐变为深蓝色。用酒精处理后,还可以得到深蓝色的晶体。经分析证明为[Cu(NH3)4]SO4。
CuSO4+4NH3=[Cu(NH3)4]SO4
在纯的[Cu(NH3)4]SO4溶液中,除了水合的SO42-离子和深蓝色的[Cu(NH3)4]2+离子外,几乎检查不出Cu2+离子和NH3分子的存在。[Cu(NH3)4]2+、[Ag(CN2)]-等这些复杂离子不仅存在于溶液中,也存在于晶体中。
从上面实例可以看出,这些复杂离子至少有不符合经典原子价理论,在晶体和溶液中能以稳定的难离解的复杂离子存在的特点。因之过去有人以此特点给配合物下定义,但没说到配合物的真正本质。某些配合物在水溶液中不容易离解得到复杂离子,如三氯三氨合钴(Ⅲ)[Co(NH3)3Cl3],在共水溶液中,Co3+、NH3、Cl-离子的浓度都极小,它主要以[Co(NH3)3Cl3]这样一个整体(分子)存在。
由此可见,化合物的组成是否复杂,能否离解得到复杂离子,并不是配合物的主要特点。从本质上看,配合物中存在着与简单化合物不同的键——配位键,这才是配合物的最本质特点。因此,把配合物的定义可归纳为:配合物是由可以给出孤对电子或多个不定域电子的一定数目的离子或分子(称为配体)和具有接受孤对电子或多个不定域电子的空位的原子或离子(统称中心原子)按一定的组成和空间构型所形成的化合物。如[Cu(NH3)4]2+、[Ag(CN)2]-]离子等均为配离子。配离子与带有异电荷的离子组成的中性化合物,如配盐[Cu(NH3)4]SO4,[Cu(H2O)4]SO4·H2O,配酸H2[PtCl6],配碱[Cu(NH3)4](OH)2等都称为配合物。不带电荷的中性分子如Ni(CO)4、[Co(NH3)Cl3],就是中性配合物,或称配合分子。
配合物和配离子在概念上应有所不同,但使用上对此常不严加区分。有时使用配合物这一名词,就是指配离子而言。我们使用时应加以注意,应有个明确的理解。