配合物与超分子课件--高二化学人教版（2019）选择性必修2.pptx

【规律方法规律方法】判判断四大晶断四大晶体类型的方法体类型的方法判断晶体的类型一般是根据物质的物理性质：判断晶体的类型一般是根据物质的物理性质：(1)在常温下呈气态或液态或易升华的物质，其晶体应属于在常温下呈气态或液态或易升华的物质，其晶体应属于分子晶体分子晶体(Hg除外除外)。如。如H2O、H2、稀有气体等。、稀有气体等。(2)在熔融状态下能导电的晶体在熔融状态下能导电的晶体(化合物化合物)是是离子晶体离子晶体。如：。如：NaCl熔融熔融后电离出后电离出Na和和Cl，能自由移动，所以能导电。，能自由移动，所以能导电。(3)有很高的熔、沸点，硬度大，并且难溶于水的物质大多有很高的熔、沸点，硬度大，并且难溶于水的物质大多为为共价晶共价晶体体，如晶体硅、二氧化硅、金刚石等。，如晶体硅、二氧化硅、金刚石等。(4)金属单质或合金在固态金属单质或合金在固态时都为时都为金属晶体金属晶体。形成离子液体的阴、阳离子半径形成离子液体的阴、阳离子半径较大，离子间的作用力较弱。较大，离子间的作用力较弱。离子液体离子液体 离子晶体的熔点，有的很高，如离子晶体的熔点，有的很高，如CaO的熔点为的熔点为2613，有的较低，如，有的较低，如NH4NO3、Ca(H2PO4)2的熔点分别为的熔点分别为170、109。早在早在1914年就有人发现，引入年就有人发现，引入有机基团有机基团可降低离子化合物的熔点，如可降低离子化合物的熔点，如C2H5NH3NO3的熔点只有的熔点只有12，比，比NH4NO3低了低了158!到到20世纪世纪90年代，随着室温或稍高于室温时年代，随着室温或稍高于室温时呈液态的离子化合物呈液态的离子化合物的优异性的优异性质不断被开发利用，才意识到它们的巨大价值，并将它们定义为质不断被开发利用，才意识到它们的巨大价值，并将它们定义为离子液体离子液体。离子液体是熔点不高的离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体仅由离子组成的液体三三、过渡晶体与混合型晶体过渡晶体与混合型晶体 典型的晶体有典型的晶体有分子晶体、离子晶体、共价晶体和金属晶体。事实分子晶体、离子晶体、共价晶体和金属晶体。事实上，纯粹的晶体类型是不多的，上，纯粹的晶体类型是不多的，大多数晶体是它们之间的过渡晶体。大多数晶体是它们之间的过渡晶体。Na2O离子键成分较多，当成离子晶体；离子键成分较多，当成离子晶体；Al2O3、SiO2共价键成分较多，当成共价晶体。共价键成分较多，当成共价晶体。1、过渡晶体、过渡晶体四类晶体都有过渡型 四种氧化物中的化学键既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价四种氧化物中的化学键既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键；晶体是离子晶体和共价晶体之间的过渡晶体。键；晶体是离子晶体和共价晶体之间的过渡晶体。P2O5 SO3 Cl2O7【思考思考1】观察石墨晶体的二维平面结构图，观察石墨晶体的二维平面结构图，C原子间如何成键？原子间如何成键？从从二维结构看属于何种类型的晶体？二维结构看属于何种类型的晶体？一个碳原子的配位数是一个碳原子的配位数是3，通，通过三个共价键形成平面六过三个共价键形成平面六元元环环结结构，构，sp2杂化。杂化。一个碳原子周围连了三个碳原子，对一个六元环的贡献为1/3，所以一个六元环平均占有2个碳原子；1mol碳原子能形共价键成3/2mol共价晶体共价晶体范德华力范德华力分子晶体分子晶体【思考思考3】石墨为何可导电？从结构上做出解释。石墨为何可导电？从结构上做出解释。未参与杂化的未参与杂化的2p电子相互平电子相互平行且垂直于平面，行且垂直于平面，p轨道中的电子轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动，类似金属晶体。可在整个碳原子平面中运动，类似金属晶体。金属晶体金属晶体【思考思考2】观察石墨晶体的层状结构图，层间靠何种作用力结合？观察石墨晶体的层状结构图，层间靠何种作用力结合？从层状结构看属于何种类型的晶体？从层状结构看属于何种类型的晶体？石墨石墨2、混合晶体、混合晶体金刚石的C-C键键长154pm，所以石墨的熔点比金刚石高【思考思考4】通过对过渡型晶体、混合型晶体的讨论，你对晶体类型通过对过渡型晶体、混合型晶体的讨论，你对晶体类型有何认识？有何认识？对事物的简单分类，尽管条理鲜明，但可能只是概括了最典型对事物的简单分类，尽管条理鲜明，但可能只是概括了最典型的事实。的事实。许多晶体不能被简单的归类到四种晶体的某一许多晶体不能被简单的归类到四种晶体的某一类。类。硅酸盐硅酸盐 硅酸盐是地壳岩石的主要成分。硅酸盐的阴离子结构丰富多样，硅酸盐是地壳岩石的主要成分。硅酸盐的阴离子结构丰富多样，既有有限数目的硅氧四面体构建的简单阴离了，如既有有限数目的硅氧四面体构建的简单阴离了，如SiO44-、Si2O76-、(SiO3)612-(六元环六元环)等，也有以等，也有以硅氧四面体为结构单元硅氧四面体为结构单元构成一维、二构成一维、二维、三维无限伸展的共价键骨架。金属离子则以离子键与阴离子或维、三维无限伸展的共价键骨架。金属离子则以离子键与阴离子或阴离了骨架结白。部分阴离了骨架结白。部分Si被被Al取代则得到记硅酸盐。取代则得到记硅酸盐。纳米晶体纳米晶体纳米晶体是晶体颗粒尺寸在纳米（纳米晶体是晶体颗粒尺寸在纳米（10-9m)量级的晶体。量级的晶体。纳米晶体相对于通常纳米晶体相对于通常的晶体的晶体,在声、光、电、磁、热等性能上常会呈现新的特性，有广阔的应用在声、光、电、磁、热等性能上常会呈现新的特性，有广阔的应用前景。前景。仅以熔点为例仅以熔点为例,当晶体颗粒小至纳米量级，熔点会下降。当晶体颗粒小至纳米量级，熔点会下降。例如，金属铅的晶例如，金属铅的晶粒大小与熔点的关系粒大小与熔点的关系 晶体颗粒小于晶体颗粒小于200nm时，晶粒越小，金属铅的熔点越低。时，晶粒越小，金属铅的熔点越低。因此因此，我们通常说我们通常说纯物质有固定的熔点纯物质有固定的熔点，但当纯物质晶体的颗粒小于但当纯物质晶体的颗粒小于200nm(或者或者250 nm）时，）时，其熔点会发生变化。其熔点会发生变化。纳米晶体为什么会有不同于大块晶体的特性呢纳米晶体为什么会有不同于大块晶体的特性呢?主要原因是晶体的表面积增大。主要原因是晶体的表面积增大。第三章 晶体结构与性质 第四节 配合物与超分子观察思考观察下列固体和溶液的颜色，填写下表，分析什么离子呈天蓝色？课本95页【实验 3-2】固体颜色固体颜色CuSO4白色白色CuCl2绿色色CuBr2深褐色深褐色NaCl白色白色K2SO4白色白色KBr白色白色溶液颜色无色离子什么离子呈天蓝色SO42 Na+ClK+Br无色 无色 无色天蓝色 天蓝色 天蓝色Cu(H2O)42+Cu2+？四水合铜离子Cu2+与H2O间是通过什么化学键形成Cu(H2O)42+呢？思考：NH4+H3O+成键方式H+这类这类“电子对给予电子对给予-接接受受”键被称为键被称为配位键配位键。一种一种特殊的共价键特殊的共价键：配位键中的共用电子对是由成键单方提供的，而其他的共价键的共用电子对是由成键双方提供的。有空有空轨道道有孤有孤电子子对类比类比NH4的形成，推测的形成，推测Cu(H2O)42的形成。的形成。（电子对接受体）空轨道（电子对接受体）空轨道 孤电子对（电子对给予体）孤电子对（电子对给予体）【信【信 息】息】Cu2+4H2O =。配位键配位键H2OCu2+提供孤电子对提供孤电子对空轨道接受孤电子对空轨道接受孤电子对电子对给予体电子对给予体电子对接受体电子对接受体【问题】【问题】配位键形成的条件？配位键形成的条件？形形成成条条件件一方能一方能给予给予孤电子对孤电子对另一方另一方能能接受接受电子对电子对（有空轨道）（有空轨道）一种一种特殊的共价键特殊的共价键一、配一、配位键位键：“电子对给予电子对给予-接受接受”键键。CO、H2O、OH-、SCN Cl、F-、CN-等等。、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Co3+、Cr3+、Mg2+、Al3+、Fe、Ni、B等等H+、Ag+NH3大多为大多为过渡金属的原子或离子。过渡金属的原子或离子。红红色溶液色溶液配位体中心原子(离子)1.2.二、配二、配位化合物位化合物：1、把金属离子或原子(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)以配位键 结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。如Cu(NH3)4SO4、Ag(NH3)2OH等均为配合物。Cu4 S O 4内界（配离子）内界（配离子）外界（离子）外界（离子）中中心心离离子子配配位位体体配配位位原原子子配配位位数数思考：NH4Cl是配合物吗？不是，不是，含有含有配位键的化合物配位键的化合物不一定是配合物不一定是配合物；配配合物一定含有配位键。合物一定含有配位键。完成下列空格完成下列空格配合物内界外界中心原子(离子)配位体配位数Ag(NH3)2OHK4Fe(CN)6Na3AlF6Ni(CO)4Co(NH3)5ClCl2Ag(NH3)2OHAgNH32Fe(CN)64KFe2CN66AlF63NaAl3FNi(CO)4无NiCO4Co(NH3)5Cl2ClCo3Cl NH36注意：有时配位体数并不一定等于配位数注意：有时配位体数并不一定等于配位数（单基配位体：配位数等于配体数（单基配位体：配位数等于配体数，多，多基配位体不一定。如二基配位体不一定。如二乙二胺亚铁离子，配位数为乙二胺亚铁离子，配位数为4，配位体数为，配位体数为2）固态时属于哪种晶体固态时属于哪种晶体？离子晶体离子晶体配合物结构小结：1、配合物有些存在外界、有些无外界；2、中心粒子可以是阳离子，也可以是中性原子；3、配位体可以是离子或分子，可以有一种或同时存在多种；4、配位数通常为2、4、6、8这样的偶数。2、配合物的结构特点实 验 探 究-制 取Cu(NH3)4(OH)2实验操作实验现象实验原理向盛有4mL 0.1mol/L CuSO4溶液的试管里滴加几滴1 mol/L 氨水继续添加氨水并振荡试管再向试管中加入极性较小的溶剂(如加入8 mL 95%乙醇)，并用玻璃棒摩擦试管壁形成难溶物难溶物溶解，得到深蓝色的透明溶液析出深蓝色晶体Cu2+2NH3H2O=Cu(OH)2+2NH4+Cu(OH)2+4NH3=Cu(NH3)4(OH)2 深蓝色晶体为Cu(NH3)4SO4H2O，说明该配合物在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度3、配合物的制取加快加快结晶速度晶速度天蓝色溶液蓝色沉淀深蓝色溶液氨水氨水乙醇深蓝色晶体深蓝色晶体【思【思 考】考】加入乙醇后析出的深蓝色晶体为加入乙醇后析出的深蓝色晶体为Cu(NH3)4SO4H2O，解释加入乙醇解释加入乙醇能析出晶体的原因能析出晶体的原因提示：提示：加入乙醇降低溶剂极性，根据相似相溶原理，降低离子晶体加入乙醇降低溶剂极性，根据相似相溶原理，降低离子晶体 Cu(NH3)4SO4H2O的溶解性的溶解性Cu(H2O)42+Cu(NH3)42+Cu(OH)2【实实 验验】向试管中加入向试管中加入2滴管滴管0.1mol/LCuSO4溶液溶液，再逐滴，再逐滴滴加滴加 2滴滴管管 1mol/L氨水，边加边振荡，观察现象；氨水，边加边振荡，观察现象；【问【问 题】题】沉淀溶解可能原因沉淀溶解可能原因？产物？产物？【信【信 息】息】深蓝色深蓝色是由于在水中存在是由于在水中存在Cu(NH3)42。现象：现象：CuSO4(aq)蓝色沉淀蓝色沉淀氨水氨水氨水氨水深蓝色溶液深蓝色溶液 Cu(NH3)4SO4=Cu(NH3)42+SO42-应用应用迁移迁移Cu(NH3)42（深蓝色）（深蓝色）Cu(H2O)42应用应用迁移迁移【问问 题题】总反应：总反应：Cu(H2O)42+4NH3=Cu(NH3)42+4H2O，上述转化能发生的原因？上述转化能发生的原因？Cu2+4H2O =Cu(H2O)42 【思【思 考】考】从结构角度解释，为什么从结构角度解释，为什么Cu2+与与NH3形成的配位键比形成的配位键比Cu2+与与H2O形成的配位键强？形成的配位键强？+4NH3 Cu(NH3)42 =平衡向左移动平衡向左移动应用应用迁移迁移 CuSO4(aq)蓝色沉淀蓝色沉淀氨水氨水氨水氨水深蓝色溶液深蓝色溶液提示：提示：H2O、NH3同为中性分子，但电负性同为中性分子，但电负性NO，N比比O更容易给出孤对电更容易给出孤对电子，与子，与Cu2形成的配位键更强。形成的配位键更强。【问问 题题】Cu(NH3)42是否牢不可破是否牢不可破,存在电离平衡？存在电离平衡？Cu(NH3)42 Cu2+4NH3 逐逐滴滴滴滴加加1mol/LH2SO4溶溶液液？活动活动探究探究变血红色 配合物Fe(SCN)3中，中心离子是Fe3+，配体是SCN-，配位数是3思考思考对于具有内外界的配合物，内外界之间以离子键结合，在水溶液中内外界之间完全电离，但内界离子较稳定一般不能电离出来。Cu(NH3)4SO4Cu(NH3)42SO421、向下列配合物的水溶液中加入AgNO3溶液，不能生成AgCl沉淀的是（）A、Co(NH3)4Cl2 Cl B、Co(NH3)3Cl3 C、Co(NH3)6 Cl3 D、Co(NH3)5Cl Cl2B4、配合物的性质特点2.(1)人体内血红蛋白是人体内血红蛋白是Fe2卟啉配合物，卟啉配合物，Fe2与与O2结合形成配合物，结合形成配合物，而而CO与血红蛋白中与血红蛋白中Fe2也能形成配合物。根据生活常识，比较说明其也能形成配合物。根据生活常识，比较说明其 配合物的稳定性。配合物的稳定性。血红蛋白中血红蛋白中Fe2与与CO形成的配合物更稳定。形成的配合物更稳定。(2)Cu(NH3)42与与Cu(H2O)42哪个配位离子更稳定？原因是什么？哪个配位离子更稳定？原因是什么？Cu(NH3)42更稳定。因为更稳定。因为N和和O都有孤电子对，但都有孤电子对，但O电负性大，吸引孤电负性大，吸引孤 电子对的能力强，故电子对的能力强，故NH3提供孤电子对的能力比提供孤电子对的能力比H2O大。大。(3)用用配配位位键键的的理理论论解解释释H3BO3是是一一元元酸酸，与与强强碱碱反反应应的的离离子子方方程程式式是是H3BO3+OH-=B(OH)4-硼硼酸酸分分子子中中B原原子子有有空空轨轨道道，OH-中中O原原子子有有孤孤电电子子对对。孤孤电电子子对对进进入入空空轨道里，即轨道里，即B原子和原子和O原子发生反应原子发生反应 深深 度度 剖剖 析析5、配合物的形成对性质的影响对溶解性的影响：一些难溶于水的金属氢氧化物、氯化物、溴化物、碘化物、氰化物，可以溶解于氨水中，或依次溶解于含过量的OH-、Cl-、Br-、I-、CN-的溶液中，形成可溶性的配合物。颜色的改变：当简单离子形成配离子时，其性质往往有很大差异。颜色发生变化就是一种常见的现象，根据颜色的变化就可以判断是否有配离子生成。稳定性增强：配合物具有一定的稳定性，配合物中的配位键越强，配合物越稳定。叶绿素血红素 维生素 B12 u在生命体中的应用在生命体中的应用 应应用用配合物配合物配合物的未来之抗癌药物顺顺-二氯二氨合铂又称二氯二氨合铂又称顺铂顺铂顺顺-二氨环丁羧酸铂又称二氨环丁羧酸铂又称卡铂卡铂【信息】顺铂是临床化疗最常用的一种金属治癌药物，但会引起肾中【信息】顺铂是临床化疗最常用的一种金属治癌药物，但会引起肾中 毒，恶心等副作用。目前，科学家已合成出毒性小，临床效毒，恶心等副作用。目前，科学家已合成出毒性小，临床效 果与顺铂相似的第二代抗癌药物卡铂。果与顺铂相似的第二代抗癌药物卡铂。应应用用配合物配合物生命体中超分子体系：叶绿体中的光系统生命体中超分子体系：叶绿体中的光系统I I蛋白蛋白配合物在生命体中大量存在，对生命活动具有重要意义。另外，配合物在生命体中大量存在，对生命活动具有重要意义。另外，配合物尖端技术、医药科学等有着广泛的应用。配合物尖端技术、医药科学等有着广泛的应用。对生命活动、尖端技术等有着广泛的应用前景的还有对生命活动、尖端技术等有着广泛的应用前景的还有超分子超分子等物质等物质科技前沿展望科技前沿展望】什么是超什么是超分子呢？分子呢？超分子1.概 念由两种或两种以上的分子（包括离子）通过分子间相互作用形成的分子聚集体。超分子定义中的分子是广义的，包括超分子定义中的分子是广义的，包括离子。离子。2.微粒间作用力非共价键 主要范德华力和氢键等3.大小大小4.重要特征及其应用分子识别：分离C60与C70 C60 C70这个例子反映出来的超分子的特性被称为“分子识别”。4.重要特征及其应用分子识别：冠醚识别碱金属离子冠醚识别碱金属离子 认识冠醚认识冠醚15-冠-5 12-冠-4 冠醚冠醚空腔直径/pm适合的粒子（直径/pm）12-冠-415-冠-518-冠-621-冠-7120150170220260320340430Li（152）Na（204）K（276）Rb（304）Cs（334）1.冠醚靠氧原子吸引阳离子，碳原子是骨架，稳定了整个冠醚。2.环的大小与金属离子匹配，才能识别。深度思考1.冠醚与碱金属离子之间的配位键属于离子键、共价键、氢键还是分子间作用力？提示共价键。2.冠醚与碱金属离子形成配合物得到的晶体里还有什么粒子，这类晶体是离子晶体、共价晶体还是分子晶体？提示阴离子，离子晶体。4.重要特征及其应用自组装（产生高度有序的过程）细胞外部磷脂分子双分子层细胞质疏水端亲水端亲水端细胞膜细胞膜的两侧都是水溶液，水是极性分子，而构成膜的两性分子的的两侧都是水溶液，水是极性分子，而构成膜的两性分子的头基是极性基团而尾基是非极性基团。头基为亲水基团，头部会朝向头基是极性基团而尾基是非极性基团。头基为亲水基团，头部会朝向水溶液一侧，从而实现自组装。水溶液一侧，从而实现自组装。3月17日化学作业：1.编号12号、13号作业案（17日晚10:00前上传）2.课时规范训练P40-42，做完对完答案后，（18日 晚10:00前）上传3.发的讲义第三单元检测题1张(18日晚10:00前)上传