配位化学的运用

配位化学的运用 配合物极为普遍 已经渗透许多自然科学领域和重工业 部门 如分析化学 生物化学 医学 催化反应 以及染 料 电镀 湿法冶金 半导体 原子能等工业中都得到广 泛应用 在下面五个方面运用最为广泛 一 分析化学中的应用 在分析化学中 常应用许多配合物具有特征的颜色来 鉴定某些离子的存在 例如 Fe NCS n 3 n 呈血红色 Cu NH3 4 2 为深蓝色 Co NCS 4 2 在丙酮中显鲜蓝色 等等 在分析鉴定中 常会因某种金属离子的存在而发生 干扰 影响鉴定工作的正常进行 例如 Fe3 的存在对用 NCS 鉴定 Co2 就会发生干扰 因为 NCS 与 Fe3 和 Co2 都 能配位分别形成血红色和鲜蓝色的配合物 所以鉴定 Co2 受到 Fe3 的妨碍而无法观察清楚 但只要在溶液中加入 NaF F 与 Fe3 可以形成更稳定的无色的 FeF6 3 使 Fe3 不再与 NCS 配位 也就是说 把 Fe3 掩蔽 起来 避免了对 Co2 鉴定的干扰 2 电镀工业中的应用 许多金属制件 常用电镀法镀上一层既耐腐蚀又增加美 观的 Zn Cu Ni Cr Ag 等金属 在电镀时必须控制电镀 液中的上述金属离子以很小的浓度 并使它在作为阴极的 金属制件上源源不断地放电沉积 才能得到均匀 致密 光洁的镀层 配合物能较好地达到此要求 CN 可以与上述 金属离子形成稳定性适度的配离子 所以 电镀工业中曾 长期采用氰配合物电镀液 但是 由于含氰废电镀液有剧 毒 容易污染环境 造成公害 近年来已逐步找到可代替 氰化物作配位剂的焦磷酸盐 柠檬酸 氨三乙酸等 并已 逐步建立无毒电镀新工艺 三 湿法冶金中的应用 配合物的形成 对于一些贵金属的提取起着重要作用 我们知道 贵金属很难氧化 但有配位剂存在时 可形成 配合物而溶解 Au Ag 等贵金属的提取就是应用这个原理 用稀的 NaCN 溶液在空气中处理已粉碎的含 Au Ag 的矿石 Au Ag 便可形成配合物而转入溶液 然后用活泼金属 如 Zn 还原 可得单质 Au 或 Ag 贵金属 Pt 的提取是利用王水溶解含 Pt 矿粉 Pt 便转化 为 再将转化为氯铂酸铵沉淀 将沉淀 分离出来在高温下分解便可制得海绵状 Pt 四 配位催化 利用配合物的形成 对反应所起的催化作用称为配位催 化 络合催化 有些已应用于工业生产 例如 以 作催化剂 在常温常压下可催化乙烯氧化为乙醛 三式相加得总反应 配位催化反应具有活性高 反应条件温和 常不需要高温 高压 等优点 在有机合成 高分子合成中已有重要的工 业化应用 五 生物化学中的运用 金属配合物在生物化学中具有广泛而重要的应用 生物 体中对各种生化反应起特殊作用的各种各样的酶 许多都 含有复杂的金属配合物 由于酶的催化作用 使得许多目 前在实验室中尚无法实现的化学反应 在生物体内实现了 生命体内的各种代谢作用 能量的转换以及 O2 的输送 也 与金属配合物有密切关系 以 Mg2 为中心的复杂配合物叶 绿素 在进行光合作用时 将 CO2 H2O 合成为复杂的糖类 使太阳能转化为化学能加以贮存供生命之需 使血液呈红 色的血红素结构是以 Fe2 为中心的复杂配合物 它与有机 大分子球蛋白结合成一种蛋白质称为血红蛋白 氧合血红 蛋白具有鲜红的颜色 而血红蛋白本身是蓝色的 这就解 释了为什么动脉血呈鲜红色 含氧量高 而静脉血则带蓝 色 含氧量低 下面主要讲配位化学在生物化学中的运用 在此不得不 提一下生物体内常见的有毒元素 有毒元素指那些存在于生物体内会影响正常的代谢和 生理功能的元素 明显有害的元素 Cd Hg Pb Tl As Sb Be Ba In Se V Cr Nb 等 其中 Cd Hg Pb 为剧毒元素 但同一元素往往既是必需元 素 又是有毒元素 如 Cd Pb Cr 等 在生物化学中的运用主要从以下几个几个方面展开 1 1 与生命有关的金属配合物 1 1 色素类 人肉眼观察到的颜色是由于物质吸收了可见光区 400 800nm 的某些波长的光后 透过光所呈现出的颜色 即人们看到的颜色是被吸收光的互补色 一 血红素 Haemachrome 结构 血红素是亚铁卟啉化合物 血红蛋白 Hemoglobin 和肌红蛋白 Myoglobin 是动物肌 肉的主要色素蛋白质 血红蛋白和肌红蛋白是球蛋白 其 结构为血红素中的铁在卟啉环平面的上下方再与配位体进 行配位 达到配位数为六的化合物 肌红蛋白结构简图 2 性质 1 氧合作用 血红素中的亚铁与一分子氧以配位键结合 而亚铁原子不被氧化 这种作用被称为氧合作用 2 氧化作用 血红素中的亚铁与氧发生氧化还原反应 生成高铁血红素的作用被称为氧化作用 二 叶绿素 Chlorophylls 2 基本性质 2 2 金属药物 临床实验阶段 钆配合物与核磁共振造影 核磁共振造影技术已成为当今临床诊断中最为有力的检测手 段之一 它对疾病的诊断是通过使用外来的顺磁试剂或造影剂 而 使得正常组织和疾病组织的 1H 主要是水 的共振信号产生差 别 核磁共振造影剂使得质子的驰豫时间缩短 从而达到改善 组织成像的效果 光敏金属配合物与光动力学疗法 光动力学疗法是使用光敏剂和可见光来治疗疾病 光敏剂 产生能与各种生物分子反应的单态氧分子 1O2 1 单一化合物 2 具有合适的光物理性质 3 具有合适的亲水和亲脂性 4 在可见光的红光区 700 800nm 之间有强吸收带 金属药物的进一步有效的设计与开发将取决 1 人们对生理条件下的配位化学知识 2 热力学方面的知识 平衡常数 配合物结构等 3 反应机理的途径 配体交换动力学等 论文小结 本文就配位化学运用从五个方面 分析化学中的应用 电镀工业中的应用 湿法冶金中的应用 配位催化 生物 化学中的运用 讲了其一些具体运用 着重讲在生物化学 上的运用 联系课堂所学内容对配位化学有更深层次的理 解 了解其重要性 参考文献 1 主要来源于百