[科普中国]-电子给体受体络合物

电荷转移络合物又称电子给体－受体络合物。指一类由富有电子和缺少电子两种分子形成的络合物。 例如，苦味酸（缺少电子的）和芳香烃（富有电子的）可形成具有一定熔点的络合物。碘溶解在苯中，产生一个既非苯的多烯吸收又非碘的特征吸收的新吸收带，这个新吸收带说明碘分子和苯分子间形成了一个络合物。

背景知识分子轨道理论：分子轨道理论又称分子轨道法(Molecular Orbital Theory)或MO法，1932年由美国化学家密立根(R.S.Mulliken)及德国物理学家洪特(F.Hund)提出。是现代共价键理论之一。它的要点是：从分子的整体性来讨论分子的结构，认为原子形成分子后，电子不再属于个别的原子轨道，而是属于整个分子的分子轨道，分子轨道是多中心的；分子轨道由原子轨道组合而成，形成分子轨道时遵从能量近似原则、对称性一致(匹配)原则、最大重叠原则，即通常说的“成键三原则”；在分子中电子填充分子轨道的原则也服从能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则。

π键：原子轨道垂直于键轴以“肩并肩”方式重叠所形成的化学键称为π 键。形 成π 键时，原子轨道的重叠部分对等地分布在包括键轴在内的平面上、下两侧，形状相同，符号相反，呈镜面反对称。名字中的希腊字母π代表了p轨道，因为π键的轨道对称性与p轨域相同。p轨道通常参与形成π键，然而，d轨道同样能参与形成。

σ键：原子轨道沿键轴（两原子核间连线）方向以“头碰头”方式重叠所形成的共价键称为σ键。形 成σ键时，原子轨道的重叠部分对于键轴呈圆柱形对称，沿键轴方向旋转任意角度,轨道的形状和符号均不改变。由于形成σ键时成键原子轨道沿键轴方向重叠，达到了最大程度的重叠，所 以σ键的键能大，稳定性高。1

简介电荷转移络合物的形成是因其中有一个分子的作用像一个电子给体D，而另一个分子的作用则像一个电子受体A。

下图表示D和A二个分子相互靠近结合；

下图表示电子已从D转移到A中。苯可以看作是一个电子给体，碘则可看作是一个电子受体。

电荷转移络合物往往有颜色,有许多是不稳定的,它们只能在溶液中与它们的组分以平衡状态存在。有一些电荷转移络合物可形成稳定的固体，有一定的熔点。例如，等摩尔的对苯醌和对苯二酚混合，可生成暗绿色的“醌氢醌”结晶,其熔点为171℃。许多电荷转移络合物中的电子给体和电子受体分子间之比是正整数，多数是1:1。具有非整数比的电荷转移络合物也有发现。1

类型①电子受体是金属离子，电子给体是烯烃或芳环。许多金属离子能与烯烃、双烯(一般是共轭双烯)和芳环生成络合物，常是稳定的固体。根据J.杜瓦的意见，这类络合物形成如下形式的化学键：在金属离子和烯烃之间形成两个键；一个是由烯烃充满电子的π2p轨道与金属离子的空s轨道(Ag+为5s轨道) 相互重叠生成的σ型键；另一个是由金属离子充满电子的d轨道（Ag+为4d轨道）与烯烃的空反键π垒 轨道相互重叠而生成的π 型键。这种形式的键使得金属离子不是与一个原子成键而是与整个π 键中心成键，结果是烯烃的电子密度有一部分移向金属离子。

②电子受体是有机分子,例如苦味酸、1,3,5-三硝基苯、2,4,7-三硝基芴(结构式如)和类似的多硝基化合物。苦味酸能与许多芳烃、芳胺、脂肪胺、烯烃和另外一些化合物形成加成产物（见加成反应）。这些加成产物常是固体并有一定的熔点。这类化合物成键的原理尚不清楚，有一个理论认为它们有下列共振：

此外由晶体的X衍射测定发现,有许多这类加成产物，它们的分子相互平行地堆集在一起，含有给电子分子和受电子分子的交替层。例如三硝基苯-联苯胺，在这种络合物中，取代基团不相互接近，苯环也不相互重叠。生成这类络合物的一个重要条件是苯环本身的共平面性。

③电子受体是碘、溴或氯。卤素分子从给电子体接受电子，并充实到它们的外电子d层,使它达到10个电子。胺、芳烃、酮等都能与卤素分子生成络合物。这就是碘溶解在丙酮、乙醇或苯等溶剂中而不产生碘的正常紫色的原因。IBr和ICl也可以形成络合物,分子中I端是分子的电子受体。1

应用①做太阳能电池的材料，苝的衍生物及其四氰基对醌二甲烷电荷转移络合物已用于太阳能电池。

②做电解质电容器的电解质添加剂，4－氰基－N－甲基吡啶碘?盐与四氰基对醌二甲烷的电荷转移络合物，可提高电解质电容器的电容量。卤代苯醌与酞花青和二氨基萘与芘形成的电荷转移络合物，可改进绝缘性能。

③做表面活性剂。

④做半导体塑料、锂蓄电池阳极区中的添加剂、红外显像管中的导电热敏聚合物和热塑铸模时用的抗静电剂。1

本词条内容贡献者为:

李廉 - 副教授 - 中国矿业大学