【高校化学】錯イオンとは何か〜イオン式の作り方〜

目次

錯イオンとは金属元素と非金属元素が配位結合したイオン

高校化学においては,金属元素と非金属の原子が配位結合によって結合した化合物がイオンとなっているものを指す。このとき,非金属の原子をもつ分子やイオンを配位子といい,金属と結合する配位子の個数を配位数とよぶ。

$\ce{[Ag(NH3)2]^+}$ の例。銀イオンに配位子のアンモニアが 2 つ結合しているので,銀イオンの配位数は 2 といえる。

代表的な錯イオンの一覧 ~化学式と名称と形と色~

大学入試では最頻出

スクロールできます
化学式名称
$\ce{[Ag(NH3)2]+}$ ジアンミン銀 (I) イオン直線形無色
$\ce{[Cu(NH3)4]^{2+}}$テトラアンミン銅 (II) イオン正方形深青色
$\ce{[Zn(NH3)4]^{2+}}$テトラアンミン亜鉛 (II) イオン正四面体形無色
$\ce{[Fe(CN)6]^3-}$ヘキサシアニド鉄 (III) 酸イオン正八面体形黄色
$\ce{[Al(OH)4]-}$テトラヒドロキシドアルミン酸イオン八面体形無色

大学入試で頻出ではないが登場する錯イオン

 表中の ※ の内容(斜体で表記)は暗記しなくても良い。

スクロールできます
化学式名称
$\ce{[Ag(S2O3)2]^3-}$ビス(チオスルファト)銀 (I) 酸イオン ※直線形無色
$\ce{[Cu(H2O)4]^2+}$テトラアクア銅 (II) イオン正方形青色
$\ce{[Co(NH3)6]^3+}$ヘキサアンミンコバルト (III) イオン正八面体橙色 or
淡赤

錯イオンのイオン式の作り方

錯塩や錯イオンのイオン式を作れるようになるには次の手順で勉強をしていけばよい。

手順
金属に対していくつの配位子がつくか=配位数を暗記する。

種類は多いが,金属のイオンの価数を $2$ 倍すれば良いものが多いので楽できる。

手順
配位子の名称を暗記する。
手順
数詞を暗記する。

有機化学でもでてくるものなので頑張って覚えよう。

なお,錯イオンが絡んだ化学反応式の作り方はコチラからどうぞ。

中心金属と配位数の関係

目安として,その金属のイオンの価数の $2$ 倍の数値が配位数である。

中心金属配位数
$\ce{Ag+}$2
$\ce{Cu^2+}$4
$\ce{Zn^2+}$4
$\ce{Fe^2+}$6 1
$\ce{Fe^3+}$6
$\ce{Al^3+}$6 2
$\ce{Co^3+}$6
配位数は,中心金属にいくつ配位子が結合するかを表す数である。

※1 イオンの価数の $2$ 倍ではないことに注意。

※2 イオンの価数の $2$ 倍であるが注意が必要。例えば,強塩基性水溶液中では配位子 $\ce{OH-}$ が $4$ つ,$\ce{H2O}$ が $2$ つ配位している$\ce{[Al(OH)4 (H2O)2]^-}$ の構造をとる。そして配位子としての $\ce{H2O}$ は省略するため $\ce{[Al(OH)4]^-}$ と表記する。 $\ce{Al}$ は $6$ 配位であるが見た目が $4$ 配位に見えてしまうので注意。

配位子とその名称

配位子の化学式名称
$\ce{NH3}$アンミン
$\ce{OH^-}$ヒドロキシド
$\ce{CN^-}$シア二ド
$\ce{H2O}$アクア
$\ce{Cl-}$クロリド
有機化学で用いる名称とは異なっているので注意。

数詞

読み方
$1$モノ
$2$
$3$トリ
$4$テトラ
$5$ペンタ
$6$ヘキサ

実際に式をつくって名前をつける

上の 3 つの表の中身が暗記・理解できていれば,イオン式を作ることができる。

例題1

銀イオンがアンモニアと結合して錯イオンを生成した。そのときの錯イオンの化学式と名称を記せ。

銀の配位数は $2$, イオンの価数は $+1$, アンモニアはイオンではなく分子なのでイオンの価数は $0$ 。このことから,錯イオン全体のイオンの価数は,$(+1)+ 0 \times 2 = +1 $
よって錯イオンの化学式は,$$\ce{[Ag(NH3)2]+}$$ と分かる。

名称は以下のように名付けていけば良い。

数詞 → 配位子 → 中心金属 → その金属の価数 → (錯イオンが陰イオンなら)「酸」→ 「イオン」

よってこの錯イオンの名称は, 

ジアンミン銀 (I) イオン 

となる。

例題2

鉄(II)イオンがシアン化物イオン $\ce{CN-}$と結合して錯イオンを生成した。そのときの錯イオンの化学式と名称を記せ。

鉄(II)イオンの配位数は $6$, イオンの価数は鉄 (II) とあることから $+2$, シアン化物イオンの価数は $-1$ 。このことから,錯イオン全体のイオンの価数は,$(+2) + (-1) \times 6 = -4 $
よって錯イオンの化学式は,$$\ce{[Fe(CN)6]^{4-}}$$ と分かる。名称は下の図を参照。

この錯イオンは陰イオンなので,名前に「酸」が必要

この錯イオンの名称は, 

ヘキサシアニド鉄(II)酸イオン

である。

高校化学における名称の例外

$\ce{[Al(OH)4]-}$ の名称は,「テトラヒドロキシドアルミニウム (III) 酸イオン」ではなく「テトラヒドロキシドアルミン酸イオン」である。この「アルミン酸」が慣用名であるため暗記するしかない。金属の価数 (III) も不要である。

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