硫酸銅はなぜ5水和物3水和物1水和物になるのか？

質問

銅は配位数が4なのになぜですか？

回答No.2

Julius · ベストアンサー

結晶水の多くは実際に金属に配位して錯塩を形成しています。

CuSO4・5H2Oの場合、Cu2+の周りには6つのO原子が、
正八面体構造(長2短4)で配置されます。
Cu2+に対して4つのH2Oが平面4配位で配位し、
SO4(2-)の2つのOが、軸方向にイオン結合で2つのCu2+を架橋する形で、
結晶構造に収まっています。
残りの1つのH2Oは、配位していないSO4(2-)の2つのOと
水素結合しています。

CuSO4・3H2Oの場合も、Cu2+の周りには6つのO原子が、
歪んだ正八面体構造で配置されます。
Cu2+に対して3つのH2Oが配位し、2つのSO4(2-)由来の3つのOが、
イオン結合2つと配位結合1つ(実際は両者を
明確に区別できるわけではないのですが)で結合しています。
SO4(2-)自体は2つのCu2+に3つのOで結合していることになり、
残りのOは、配位したH2Oと水素結合を形成しています。

CuSO4・H2Oの場合も、Cu2+の周りには6つのO原子が、
正八面体構造で配置されます(全部同じです)。
Cu2+に対して2つのSO4(2-)由来のO原子4つが、
イオン結合2つと共有結合1つで結合しています。
軸方向には二つのH2Oが配位しているのですが、
H2Oは2つのCu2+を架橋する形で配位しています。
(水は不対電子対を2つ持っているので、
最大で2個の配位結合を形成できます。)
丁度5水和物と比べ、H2OとSO4(2-)の立場が逆になっています。

回答No.3

Julius

すみません下のCuSO4・H2Oの結晶構造に関する自分の文を
読み返したらおかしい箇所がありました。
下のところで「共有結合1つ」とうっかり書いてしまいましたが、
「配位結合2つ」の間違いです。配位結合は共有結合の一種でもありますが...

CuSO4・H2Oの場合は、
Cu2+に対して2つのSO4(2-)由来のO原子4つが、
イオン結合2つと「配位結合2つ」で結合し、
軸方向に2つのH2Oが、隣り合うCu2+同士をジグザグに
架橋する形で配位しています。

お礼

納得のいく回答を有難う御座いました。さすが経験者は違いますね。

回答No.1

Ichitsubo

配意して錯を形成しているのではなく、結晶水です。

補足

5水和物の4つは配位結合1つは水素結合で4つと1つでは結合がとれるためのエネルギーが違うそうですが水が配位結合していないのは確かなのですか？