在配位化学中,主族金属配位和过渡金属的配位有什么本质区别?

配位键一般指中心离子和配体形成的一种特殊的共价键。其中金属离子提供空轨道,配体提供孤对电子。

我们也知道,形成配合物的金属离子大多数是能提供空的d轨道的过渡金属,但是主族金属也可以参与配位,例如叶绿素的中心离子就是镁。

关于主族金属的配位也引起了化学家们的关注,那么主族金属形成的配合物和过渡金属形成的配合物有什么本质区别呢?

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区别在于,过渡金属和主族元素与配体相互作用的轨道不同。


一般过渡金属(3d,4d)形成配合物是过渡金属的d轨道和配体p轨道作用。一般过渡金属(副族)和配体成键,电子只填充在了成键轨道,成键轨道填满,配合物就稳定。常用的经验定律18电子规则也是基于此,即中心原子和配体合力填满9个成键轨道就是稳定的。一般氮杂环卡宾(NHC)这种强\sigma-给予同时弱\pi-接受基会和配体形成这样的配合物。如果此时配体也可以接受\pi-电子,比如烯烃,则金属的d轨道即可反馈给烯烃的反键p轨道电子。


主族元素,IA,IIA和III~VIIA配位情况也不一样

碱金属和碱土金属(IA, IIA)与配体相互作用不是共价形式,也就是说,你也可以不认为它是配位键。是通过s轨道反馈到配体p轨道(也可能不反馈)。气相和固相里,IA, IIA中心离子诱导配体极化,和配体通过静电力相互作用。在液相中很可能会电离。


IIIA~VIIA多数本身就是配体。。但是也有AlCl_3这种配合物,p轨道之间相互作用。


如果是镧系、锕系元素,f轨道屏蔽效应非常强以至于比稀有气体原子实还要接近原子核,导致最外层轨道是原子实的p轨道,类似主族IIIA以后的电子结构,配位情况也更接近IIIA~VIIA族元素。

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