螯合物

具有环状结构的配合物

合物是具有环状结构的 配位化合物 ,是通过两个或多个配位体与同一金属离子形成螯合环的螯合作用而得到。

简介

具有环状结构的配合物,由具有两个或多个配位体与同一金属离子形成螯合环的化学反应——螯合作用而得到。 配体 和金属离子间的 配位键 通常有两种类型:(1)配体上酸的 基团 离解 去H+,然后与金属离子配位;(2)配体上含有孤 电子对 的中性基团与金属离子配位。螯合物最显着的一种特性是其 热力学 稳定性和热稳定性。螯合环的稳定性与 芳香环 相似。螯合物可为不带电荷的中性分子,也可为带电的 配位化合物 ,前者易溶于有机溶液中,后者可溶于水中,此性质可用于分离和分析金属离子。金属离子与配体形成螯合物的一般原则是 软硬酸碱理论 ,就是:硬亲硬,软亲软。金属离子与多齿 配体 生成的螯合物,比它与单齿配体生成的类似 配合物 有较高的稳定性。这是由于要同时断开螯合剂配位于金属上的两个键是困难的。由螯合作用得到的某些金属螯合剂用途很广,例如EDTA为六齿螯合剂,可用于水软化,食物保存等方面;环状配体 冠醚 类对 碱金属 和 碱土金属 的分离和分析特别适用。

配合物

螯合物是(旧称内 络盐 )是由中心离子和多齿配体结合而成的具有环状结构的 配合物 。螯合物是配合物的一种,在螯合物的结构中,一定有一个或多个多齿 配体 提供多对电子与 中心体 形成 配位键 。“螯”指螃蟹的大钳,此名称比喻多齿配体像螃蟹一样用两只大钳紧紧夹住中心体。

螯合物通常比一般 配合物 要稳定。从配合物的研究可知,具有五元环或六元环的螯合物很稳定,而且所形成的环越多,螯合物越稳定。

应用

在水污染化学、 分析化学 、有机和生化等方面的应用十分广泛,如水中金属离子的分离分析、水的软化、分级沉淀、纤维染色、清洗金属、浮选、杀菌、 蛋白质 的 水解 与合成以及稳定 维生素 等。

工业工程

螯合物在工业中用来除去金属杂质,如水的软化、去除有毒的重金属离子等。比如重金属生产和使用的工厂使用 重金属捕捉剂 来沉淀重金属离子,达到净化 废水 的效果。

生物工程

金属螯合反应对于 辅酶 、辅因子和酶的结合来说意义重大。

一些生命必须的物质是螯合物,如 血色素 和叶绿素中 卟啉 环上的4个 氮 把金属原子(血红蛋白含Fe,叶绿素含Mg)固定在环中心。

分析化学

螯合物的稳定 常数 都非常高,许多螯合反应都是定量进行的,可以用来 滴定 。

化学 包复:在 无机化合物 粉体表面的 吸附 或化学反应对颗粒表面螯合 有机化合物 中的 官能团 进行包复使颗粒表面改性。

螯合程度检测

如果 配体 和银离子结合后,紫外可见区有变化,可以用紫外光谱测定反应进行的程度;如果没有光信号变化,也可以使用 电化学 手段,用银- 氯化银 电极 测定体系游离银离子浓度;如果是固体的话,只能用 溶剂 洗涤固体,将游离银离子洗脱,然后用 原子 吸收或其他手段检测银离子含量。

螯合反应

又称螯合作用或螯合效应。螯合配位体 (含两个或两个以上具有孤对 电子 原子的配位体) 与中心离子同时形成两个或更多的 配位键 而生成环状结构的 配位化合物 ,即螯合 [物] 的反应。例如, 乙二胺四乙酸 [ 乙二胺四乙酸二钠 ,(—OOC CH2 )2NCH2CH2N (CH2COO—)2]能与许多金属离子如Fe、Th、Hg、Cu、Ni、Pb等通过四个 (有时为三个) 羧酸 基和二个 氮 键合而形成五个五元螯合环,生成比 螯合肥 具有更高稳定性的金属——EDTA螯合物。天然水体和 废水 中的金属发生螯合作用对重金属元素在环境中的迁移、归宿或毒性有很大影响。对微量金属离子有明显的反应,灵敏度很高。

常见的螯合剂

具有多基配位体能与金属离子起螯合作用,生成螯合物的试剂。在用水废水 化学 中,常用的有有机螯合剂,如氨羧 络合剂  (包括 氨基 三乙酸即NTA、 乙二胺四乙酸 即 乙二胺四乙酸二钠 等)、 双硫腙 、8- 羟 基 啉 、 邻二氮菲 ( C12 H8N2)、 酒石酸钾钠 、 柠檬酸铵 及 无机化合物 螯合剂多 磷酸盐 等。螯合剂对各种金属离子具有较高的选择性和灵敏度,所生成的金属螯合物比同类的 配位化合物 具有更好的稳定性。在环境污染化学及化工工业中,常作为络合滴定剂、 金属指示剂 、金属 分离剂 、 抗氧化剂 、掩蔽剂、去锅垢剂、除藻剂、浮选剂、 杀菌剂 等。特别在水质分析中,测定水的硬度、金属离子的浓度等已有广泛应用。

可形成螯合物的 配体 叫螯合剂。常见的螯合剂如下:

乙二胺 (en),二齿

2,2'-联 吡 (bipy),二齿

1,10-二氮菲(phen),二齿

草酸盐 (ox),二齿

乙二胺四乙酸 ( 乙二胺四乙酸二钠 ),六齿

值得一提的是EDTA ( ethylenediamine tetracetic acid),它能提供2个 氮 和4个 羧基 氧原子与金属配合,可以用1个分子把需要6配位的钙离子紧紧包裹起来,生成极稳定的产物。其 化学 结构表示如下:

(HOOC CH2 ) 2n CH2CH2N(CH2COOH)2