(二)螯合作用(Chelation)
“螯合物”这个词是 1920 年由摩根(Morgan)和德鲁(Drew)为配位化合物引用的,这些化合物的中心金属离子是通过两个或更多的键吸引有机分子。这个词是从希腊词 chela 导出的,意为螃蟹或龙虾的“爪子”。螯合物的稳定性比通过单键配位的化合物要高,比如,Ni(NH2CH2CH2NH2)3 较 Ni
(NH2CH3)6 稳定。像乙酰丙酮 CH3·CO·CH2·CO·CH3(acac)那样的β-二酮发生稀醇化作用与金属离子形成很稳定的六员环。施瓦岑巴赫证明:Be
(acac)2 在 270℃蒸馏,Al(acac)3 在 314℃蒸馏时,两物都不会分解。这
种螯合环具有与芳香环同样程度的稳定性。只在高温时才分解的三员环螯合物也已制备出来。
这种化合物在生物学上很重要,叶绿素和氯化血红素就是分别与锰和铁形成的,卟啉-环螯合物生化反应中的许多酶都是金属螯合物或是能形成螯合物的物质。这种体系出现在键的形成和破裂、官能团的交换和保护、立体化学构型、氧化还原反应以及能量的贮存、转移和传递中。
分析化学中,金属螯合物已使用很久了,其中许多作为经验研究的结果已被提出。既然配位化学已得到较好的了解,它们的用途将会扩大。许多标准试剂——如丁二酮肟来测定镍(α—α—联吡啶来测定铁、8—羟基喹啉来测定铝,由于形成络合物而变得很有效。
当电镀液不仅含有金属盐,而且含有氰化物、氨、柠檬酸盐、酒石酸盐、醛、氟化物、草酸盐、氨基磺酸盐、甘草精和其它复杂物质那样的添加剂时, 电镀常常是有效的。这种添加剂的有效性只有借助配位化学才能解释。
自古以来,以金属盐形式出现的媒染剂一直被用于染色。1908 年,维尔纳要求对配位化合物的有效性给以注意。配位化学已得到广泛的发展;特别是由于伯明翰的 G·T·摩根及其同事的工作。
在软化水领域,过去三十年里螯合试剂已占据了一个重要位置。“多价螯合”这个词被用来表示把镁离子和钙离子包结成可溶络合物的现象,这种络合物具有加入水后不会产生沉淀的那样稳定性。链状和环状(偏磷酸盐) 的多磷酸酯已证明是非常有效的。其它普通类型的多价螯合试剂是多胺酸(以三甘氨酸为代表)和乙二胺四乙酸。