螯合物
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螯合物(英语:Chelation)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,其结构中经常具有的五或六元环结构更增强了稳定性。正因为这样,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。使用螯合物还可以掩蔽金属离子。
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'-联吡啶(bipy),二齿
1,10-鄰二氮雜菲(phen),二齿
草酸根(ox),二齿
乙二胺四乙酸(EDTA),六齿
值得一提的是EDTA。它能提供2个氮原子和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。其化學結構表示如下:
- (HOOCCH2)2NCH2CH2N(CH2COOH)2
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。一些生命必须的物质是螯合物,如血红蛋白和叶绿素中卟啉环上的4个氮原子把金属原子(血红蛋白含Fe2+,叶绿素含Mg2+)固定在环中心。
螯合效应
- Cu2+ + en ⇌ [Cu(en)]2+ (1)
- Cu2+ + 2 MeNH2 ⇌ [Cu(MeNH2)2]2+ (2)
- [Cu(en] =β11[Cu][en]
- [Cu(MeNH2)2]= β12[Cu][MeNH2]2
- ΔG = −RT ln K = ΔH − TΔS
反應平衡式
log β
ΔG
ΔH /kJ mol−1
−TΔS /kJ mol−1
Cd2+ + 4 MeNH2⇌{displaystyle rightleftharpoons } Cd(MeNH2)42+
6.55
-37.4
-57.3
19.9
Cd2+ + 2 en ⇌{displaystyle rightleftharpoons } Cd(en)22+
10.62
-60.67
-56.48
-4.19
參考文獻
(英文) Nomenclature of Inorganic Chemistry, IUPAC Recommendations 2005 ("Red Book"), Tabelle VII, Ligand abbreviations, S. 267. (PDF-Datei; 4,14 MB)
(英文) Descripton et utilisation de trisodium calcium diethylenetriaminepentaacetate dans l'élimination des produits transuraniques par chélation [1]. Radiation Emergency Assistance Center/Training Site
(法文) Traitement d'ouvriers contaminés par des produits radiologiques avec des infusions de Ca-DPTA. Radioprotection 2004, Vol. 39, n° 3, pages 383 à 387 [2]
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