配位化合物（錯合物）全攻略 與 題型解析| 莫斯利自然科學
為什麼原本白色的氯化銀沉澱，遇到氨水竟會神奇地溶解成清澈透明的溶液？為什麼綠意盎然的植物葉綠素與人類血液中的血紅素，本質上都是大自然精心設計的金屬錯合物？在 108 課綱高中「選修化學」中，配位化合物（錯合物）帶領我們進入金屬離子與配基之間精妙的鍵結世界，解開色彩與結構的化學密碼。
一、 配位化合物的定義與基本概念
定義： 配位化合物通常是一個具有空價軌域的中心金屬原子或金屬離子，與周圍具有孤電子對之陰離子或分子（稱為配基），藉由配位共價鍵結合而成的複雜原子團。
錯離子： 帶有電荷的配位化合物又稱為錯離子。
經典實驗現象： 白色不溶於水的氯化銀 (AgCl) 溶於氨水後，會形成帶正電的二氨合銀(I)錯離子 [Ag(NH₃)₂]⁺ 而完全溶解。
二、 配基（配位子）的種類
根據配基提供孤電子對與中心原子鍵結的原子數目，可分為以下三種：
單牙配基： 配基只用一個原子與中心原子鍵結。
常見實例：X⁻（鹵離子）、OH⁻、CN⁻、NH₃、H₂O、CO。
雙牙配基： 配基用兩個原子與中心原子鍵結。
常見實例：乙二胺（簡寫為 en）、草酸根 (C₂O₄²⁻)。
多牙配基： 配基用了兩個或多個原子與中心原子鍵結。
常見實例：乙二胺四乙酸（簡寫為 EDTA）。
三、 配位數與幾何形狀
配位數定義： 中心金屬原子或離子與配基發生配位鍵結的位置總數（通常約為中心金屬價數的兩倍）。
常見錯離子形狀與實例總表：
配位數 | 幾何形狀 | 實例 |
2 | 直線形  | [Ag(NH₃)₂]⁺、[CuCl₂]⁻ |
4 | 四面體形  | [Cu(CN)₄]³⁻、[Zn(NH₃)₄]²⁺ |
4 | 平面四邊形  | [PdCl₄]²⁻、[Pt(NH₃)₄]²⁺、[Cu(NH₃)₄]²⁺ |
6 | 八面體形  | [Ti(H₂O)₆]³⁺、[Cr(NH₃)₄Cl₂]⁺、[Mn(H₂O)₆]²⁺、[FeCl₆]³⁻、[Co(en)₃]³⁺ |
四、 配位化合物的重要應用與化學反應式
離子分離： 在分析化學中常用於特定金屬離子的分離與鑑定。
重金屬去除： 用於清除水中具毒性的金屬離子，如 Hg²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺ 等。
氰化法煉金： 在提煉黃金的步驟中，加入氰化物生成穩定的錯離子 [Au(CN)₂]⁻，使得原本不活潑的金能夠溶解進入溶液中。
化學反應式： 4Au + 8NaCN + 2H₂O + O₂ → 4Na[Au(CN)₂] + 4NaOH
金屬純化（蒙德法）： 利用羰基配化合物的熱分解來提純金屬鎳。
化學反應式： Ni(CO)₄ → Ni + 4CO
生命科學中的錯合物：
血紅素： 人類的血紅素是一個以鐵(Ⅱ)離子為中心的錯合物，負責氧氣的輸送到全身。
葉綠素： 植物的葉綠素則是一個以鎂離子 (Mg²⁺) 為中心的錯合物，負責捕捉光能進行光合作用。
五、 講義精選例題解析
【題型一：配基與金屬離子的結合能力】
【題目】 下列哪些分子或離子最不易與金屬離子生成錯合物？
(A) NH₃ (B) CO (C) NH₄⁺ (D) NO (E) CO₂
【解析】
錯合物的形成需要配基提供未共用的一對孤電子對（Lewis 鹼）與帶有空價軌域的金屬離子（Lewis 酸）進行配位。
(A) NH₃ 具有一對孤電子對，易形成錯合物。
(B) CO 具有孤電子對，是強配基。
(C) NH₄⁺（銨離子）的氮原子上之孤電子對已經與氫離子形成配位鍵，已無多餘的孤電子對可提供給金屬離子，因此最不易生成錯合物。
(D) NO 具有奇數電子與孤電子對，可形成亞硝醯錯合物。
(E) CO₂ 雖無孤電子對直接鍵結，但其雙鍵系統在特定條件下可作為 π 配基，但相較之下，已帶正電且無孤電子對的 NH₄⁺ 完全無法提供孤電子對。
正確答案：(C)
【題型二：錯離子中心原子配位數的判斷）】
【題目】 有關錯離子中心原子之配位數，下列各項敘述何者正確？
(A) 在 [Ni(CN)₄]²⁻ 中，Ni 之配位數為 4
(B) 在 [Fe(C₂O₄)₃]³⁻ 中，Fe 之配位數為 3
(C) 在 [Cr(H₂O)₂(OH)₄]⁻ 在鹼性溶液中，Cr 之配位數為 4
(D) 亞鈷離子在水溶液中 [Co(H₂O)₆]²⁺，Co 之配位數為 0
(E) 鋅離子在氨水溶液中 [Zn(NH₃)₄]²⁺，Zn 之配位數通常為 4
【解析】
(A) 正確：單牙配基 CN⁻ 有 4 個，故 Ni 的配位數為 4。
(B) 錯誤：C₂O₄²⁻（草酸根）為雙牙配基，每個草酸根提供 2 個配位點，3 個草酸根共提供 6 個配位點，故 Fe 之配位數應為 6。
(C) 錯誤：水分子 (H₂O) 有 2 個，氫氧根 (OH⁻) 有 4 個，總共為 2 + 4 = 6 個單牙配基，故 Cr 之配位數應為 6。
(D) 錯誤：水分子有 6 個作為配基，故 Co 之配位數為 6。
(E) 正確：氨 (NH₃) 為單牙配基，有 4 個與鋅離子結合，故配位數為 4。
正確選項彙整：(A)、(E)
六、 莫斯利重點整理
配位鍵本質： 由配基提供孤電子對、中心金屬提供空軌域的配位共價鍵。
牙數判斷關鍵：
單牙：NH₃、H₂O、CN⁻、X⁻。
雙牙：en（乙二胺）、C₂O₄²⁻（草酸根）。
多牙：EDTA。
重要幾何形狀對應： 配位數 2 為直線形；配位數 4 為四面體或平面四邊形；配位數 6 為八面體形。