## 第三章 晶体结构与性质
## 第四节 配合物与超分子
我们已经探索过一些简单的化合物，如氧化物、酸、碱和盐。还存在一类结构更为复杂的化合物。例如，白色固体CuSO4由铜离子和硫酸根离子构成，而蓝色晶体CuSO4·5H2O则含有水分子，其构造更加复杂，颜色也各异。
### 实验：部分化合物的颜色观察
在点滴板的中分别加入少量表中的固体，观察它们的颜色；再加入少量蒸馏水，观察其水溶液的颜色，并记录在下表中。
### 分析及解释
观察发现，①②③的固体颜色分别为白色、绿色、深褐色，这说明这些固体中的铜离子并非都是天蓝色的。④⑤⑥的水溶液均为无色，这表明钠离子、氯离子、钾离子、硫酸根离子和溴离子都是无色的。更进一步地，①②③的水溶液均为天蓝色，这揭示了铜离子在水溶液中的真实颜色。
综合上述观察，我们可以得出结论：天蓝色的物质是与H2O结合的物质的颜色，即水合铜离子。这种水合铜离子可以表示为[Cu(H2O)n]2+的形式，其中n为配位数，通常为4或6。
### 深入理解配合物
在水合铜离子中，水分子中的O原子拥有孤电子对，而铜离子的外围则有空的原子轨道。这些水分子的孤电子对进入铜离子的空轨道中，形成了一种共价键——配位键。这种“电子对给予-接受”的键合方式在化学中被称为配位键。在CuSO4·5H2O的结构中，它表现为[Cu(H2O)4]SO4·H2O的形式，由于含有配位键，因此被视为一种配位化合物，简称配合物。
#### 配位键及其表示方法
当一个原子（或离子）提供孤电子对，而另一个原子（或离子）提供空轨道时，它们之间形成的共价键即为配位键。这种键可以用X→Y来表示，其中箭头由提供孤电子对的原子（或离子）指向接受孤电子对的原子（或离子）。
#### 配位键的形成条件及特点
配位键的形成需要一方能提供孤电子对，如NH3、H2O、CO等分子；另一方则需具有空轨道，如过渡金属的原子或离子。一旦孤电子对与空轨道形成配位键，它们之间就具有了饱和性和方向性，与普通的共价键无异。
#### 配合物的概念及结构
配合物是由金属离子或原子（称为中心离子或原子）与某些分子或离子（称为配体或配位体）通过配位键结合而成的化合物。例如，CuSO4·5H2O、Na[Al(OH)4]、[Ag(NH3)2]OH等都是配合物的实例。值得注意的是，并非所有含有配位键的化合物都是配合物，如NH4Cl这样的铵盐就不是配合物。
在配合物中，中心离子（或原子）是提供空轨道的离子（或原子），而配体则是提供孤电子对的阴离子或分子。配位数则是直接与中心原子形成配位键的数目。配合物还有内外界的区分，内界指配离子，包括中心离子（或原子）、配体；外界则是除配离子外的其他分子和离子。
#### 四氨合铜离子的实验及分析