[科普中国]-配位原子

配位原子指的是配位化合物中直接和中心原子（或离子）配位的配位体的原子。配位原子提供弧对电子被中心离子接受形成配位键。例F、I、Br等电负性较大的非金属元素的原子常为配位原子。配位原子必须具有孤对电子。一个单齿配体只能提供一个配位原子，而多齿配体可有两个或两个以上的配位原子。

配位键与配位原子在配离子中，中心离子与配位体之间是通过配位键而结合的。例如[Zn(NH3)4]2+配离子中，就是中心离子Zn2+接受配位体中的氮原子所给予的电子对而形成配位键。氨分子中的氮原子叫做配位原子或给予原子。

因此，要形成配合物必须具备两个条件：其一是作为电子“接受”体的中心离子必须有空轨道，周期表中各类副族元素和Ⅷ族元素的离子均具有空轨道，易于接受孤对电子，因而最容易生成配合物，而在周期表两端的元素生成配合物的能力最弱；其二是作为电子“给予”体的配位体必须具有孤对电子(指没有被共用的电子对，也称为未共用电子对)。1

配位原子数配离子(或配位分子)中直接与中心原子以配位键结合的配位原子的数目称为配位数(coordination number)。从本质上讲，配位数就是中心原子与配体形成配位键的数目。如果配体均为单齿配体，则中心原子的配位数与配体的数目相等。如果配体中有多齿配体，则中心原予的配位数不等于配体的数目。配位数的大小主要取决于中心原子电子层结构、空间效应和静电作用三个因素。2

配位原子分区及举例说明配位原子主要属于化学元素周期表中右上角第15（VA）、16（VIA）、17（VIIA）类三个主族元素，外加负氢离子和碳原子，常见的是氟、氯、溴、碘、氧、硫、氮、碳八种元素。

例如，[Cu(NH3)4]SO4中的配位体为NH3分子，其中N原子直接和中心金属离子键合，所以配位原子是N而不是H原子。同样，在K3[Co(CN-)5(SCN)]中配位原子是CN- 配位体中的C原子和SCN- 配位体中的S原子。在多齿配体中，可有两个或两个以上的配位原子。例如在[Co(NH2CH2CH2NH2)3]SO4中，乙二胺配位体中的两个N原子均为配位原子，所以CoⅡ的配位数仍为6。3

配位原子及应用高分子螯合剂

高分子螯合剂通常也称为螫合树脂，是一类重要的功能高分子。其特征为高分子骨架上连接有能够对金属离子进行配位的螯合功能基，对多种金属离子具有选择性螯合作用，因此这类吸附树脂对各种金属离子有浓缩和富集作用。这种树脂可以广泛用于分析检测、污染治理、环境保护和工业生产。此外，当螯合树脂与特定金属离子螯合之后，形成的高分子配合物还会出现许多有用的物理化学新性质，被广泛作为催化剂、光敏材料和抗静电剂。4

氧为配位原子的高分子螯合剂

氧是最常见的配位原子，有6个外层电子，在通常情况下以两个外层电子与其他原子成键，另外4个构成两个孤对电子，这两个孤对电子可以单独形成配位键。氧原子存在于多种类型的配位基团内，是目前最常见的高分子配位基团。根据所含有配位基团不同进行分类，作为以氧为配位原子的高分子螯合剂主要有以下几类：

1、醇类螯合树脂

最常见的醇类高分子螯合树脂为聚乙烯醇，其结构为在饱和碳链上每间隔一个碳原子连接一个羟基作为配位基，一般两个相邻的羟基与同一个中心离子配位，这样形成配位键后与中心离子会形成一个六元环稳定结构。4

2、β-二酮螯合树脂

β-二酮结构是指两个碳基之间间隔一个饱和碳原子的化学结构，其中羰基氧作为配位原子。β-二酮结构是重要的多配位基团，其中配位原子之间有三个碳原子间隔，因此在形成络合物时也能构成六元环结构，环内张力较小。环内双键的存在使形成的螯合物更稳定。4

3、酚类螯合树脂

与醇羟基相比，苯环上的酚羟基其孤对电子与苯环共轭，酸性较强，在碱性条件下容易发生离子化。含有酚羟基的聚合物较多，包括聚苯乙烯类和环氧类树脂等。酚羟基作为配位基团形成的络合物也比较稳定，但是由于苯环的刚性作用，在形成多配位螯合物时对聚合物的结构有特殊要求，形成的螯合结构也比较复杂。4

本词条内容贡献者为:

郑国忠 - 副教授 - 华北电力大学