3.1.2　金屬離子配合物的形成及穩(wěn)定性

在金屬離子水溶液中加入其他的配位體，如果這些配位體與金屬離子形成配位鍵的能力大于水分子的水合能力，則這些配位體就能夠取代水合離子的配位水分子，由它們與金屬離子成鍵，形成新的配合物（或稱絡(luò)合物）。例如，在硫酸銅水溶液中加入NH₃，當(dāng)水溶液中的氨濃度達到一定值時，NH₃分子就會逐步取代銅離子水合物中內(nèi)層的配位水分子。隨著水溶液中氨濃度的增加，NH₃分子的逐步取代會形成一系列配合物、、…、。最終生成的產(chǎn)物稱作銅氨配合物，中間生成的同時含有H₂O和NH₃的配合物稱作混合配合物。這里，氨分子是配位體，氨分子中的N提供了孤對電子，與Cu²⁺形成配位鍵，形成了銅的配位陽離子（或稱絡(luò)合陽離子）。

除了分子中的O、N具有未成鍵的電子對，可以成為給體外，鹵素陰離子既是給體，本身又是配位體。鹵離子自身是陰離子，在與金屬陽離子形成配合物時，可以使配位化合物的電性發(fā)生變化。例如，對于Co²⁺，當(dāng)Cl^-逐步取代鈷離子水合物中內(nèi)層的配位水分子，逐漸形成一系列的配合物、CoCl₂（H₂O）_n-2、…、。這些配合物由帶正電荷的鈷水合陽離子變?yōu)閹ж?fù)電荷的氯配陰離子（或稱氯絡(luò)陰離子）。

利用質(zhì)量作用定律的方法可以表征金屬配合物的穩(wěn)定性，例如

　　 （3-1） 　　

　　 （3-2） 　　

平衡常數(shù)K稱為配合物的穩(wěn)定常數(shù)或生成常數(shù)，穩(wěn)定常數(shù)值通常用其常用對數(shù)lgK表示。

在冶金工業(yè)中，含有氨和氯化物的溶液是十分重要的體系，這些體系中形成的配合物的穩(wěn)定性研究，對于濕法冶金中的萃取分離工藝有著重要的意義。

有些配位體具有兩個或兩個以上的給體原子，分屬于不同的官能團，可以同時與一個中心金屬原子形成配位鍵，這類配位體稱作螯合配位體。由螯合配位體生成的金屬配合物稱作金屬螯合物。螯合物具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)往往使配合物具有很高的穩(wěn)定性和對特定金屬離子的高選擇性。例如，分析化學(xué)中應(yīng)用極廣的乙二胺四乙酸（EDTA），有四個給體原子，可以和中心離子形成四個環(huán)的螯合物。

金屬離子配合物的形成、結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性的研究是萃取化學(xué)的重要基礎(chǔ)，不同金屬離子形成配合物或螯合物的行為研究是金屬離子分離化學(xué)的重要組成部分。從這些研究結(jié)果出發(fā)，依據(jù)不同的反應(yīng)萃取機理，選擇與金屬離子成鍵能力適當(dāng)、性能優(yōu)異的萃取劑，使金屬離子形成新的金屬離子配合物，實現(xiàn)相間轉(zhuǎn)移和高效萃取分離，是金屬萃取工藝的重要任務(wù)。