【高中化学】配合物与超分子 高二化学系列教学课件（人教版选择性必修2）.pptx

第三章第三章 晶体结构与性质 第四节 配合物与超分子高二化学 新人教化学选择性必修2物质结构与性质思考：无水思考：无水CuSO4是是白白色的色的,为为什么什么CuSO45H2O晶体却是晶体却是蓝蓝色的？色的？如何检验酒精中混有水如何检验酒精中混有水?固体固体溶液颜色溶液颜色CuSO4CuCl22H2OCuBr2NaClK2SO4KBr白色白色白色白色白色白色白色白色绿色绿色深褐色深褐色水溶液中水溶液中Cu2+主要以水合离子主要以水合离子Cu(H2O)42+存在，呈存在，呈天蓝色天蓝色天蓝色天蓝色天蓝色天蓝色天蓝色天蓝色无色无色无色无色无色无色SO42 Na+Cl-K+Br-K+实验实验3-2 向盛有下表中固体样品的试管中，分别加入足量的水向盛有下表中固体样品的试管中，分别加入足量的水，观察观察实验现象并填写下表实验现象并填写下表思考：哪些离子呈天蓝色？思考：哪些离子呈天蓝色？无色离子：无色离子：【思考与讨论】【思考与讨论】Cu(H2O)42+叫做四水合铜离子，经测定叫做四水合铜离子，经测定，Cu(H2O)42+的结构如下，请分析的结构如下，请分析Cu2+和和H2O之间之间的化学键是属于何种类型？的化学键是属于何种类型？化学键化学键类型？类型？思考：铜离子为什么能接受孤电子对？1.配位键成键原子或离子一方成键原子或离子一方提供空轨道提供空轨道，另一方，另一方提供孤电子对提供孤电子对而形成的，这类而形成的，这类“电子对给予电子对给予-接受接受”键被称为键被称为配位键配位键。形形成成条条件件一方能提供孤电子对一方能提供孤电子对另一方能提供空轨道另一方能提供空轨道如分子有如分子有NH3、H2O、HF、CO等；等；离子有离子有Cl、OH、CN、SCN等。等。如如Fe、Ni、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Co3+、Cr3+等等过渡金属过渡金属的原子或离子。的原子或离子。配位键是一种配位键是一种特殊的共价键特殊的共价键，同样同样具有饱和性和方向性具有饱和性和方向性。一般来说，多数过渡金属的原子或离子形成配位键的数目是基本不变的一般来说，多数过渡金属的原子或离子形成配位键的数目是基本不变的，如，如Ag形成形成2个配位键；个配位键；Cu2形成形成4个配位键等。个配位键等。1.配位键2.配合物（1）概念：通常把金属离子或原子（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。中心原子中心原子(离子离子)：提供空轨道的金属离子或原子。：提供空轨道的金属离子或原子。一般是一般是过渡金属过渡金属，必须有空轨道。，必须有空轨道。配位体：含有孤电子对的分子或离子配位体：含有孤电子对的分子或离子 NH3 H2O CO Cl-SCN-CN-配位原子：配位体中具有孤电子对的原子配位原子：配位体中具有孤电子对的原子N O P S，一般是一般是A A A的非金属原子的非金属原子配位数：直接同中心原子配位的原子数目，一般是配位数：直接同中心原子配位的原子数目，一般是2、4、6、8配离子的电荷：等于中心离子和配体总电荷的代数和，配离子的电荷：等于中心离子和配体总电荷的代数和，如：如：Fe(SCN)63-（2）组成：Cu4 S O 4实验操作实验现象实验原理向盛有4mL0.1mol/LCuSO4溶液的试管里滴加几滴1mol/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8mL95%乙醇)，并用玻璃棒摩擦试管壁实验实验3-3形成难溶物Cu2+2NH3H2O=Cu(OH)2+2NH4+难溶物溶解，得到深蓝色的透明溶液Cu(OH)2+4NH3=Cu(NH3)4(OH)2 析出深蓝色晶体深蓝色晶体为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）配合物的形成举例实验实验3-3 Cu(NH3)42+是Cu2+的另一种常见配离子，中心离子仍然是Cu2+，而配体是NH3，配位数为4。实验证明难溶于水，但形成配合物 后，易溶解。天蓝色溶液蓝色沉淀深蓝色溶液氨水氨水稳定性：稳定性：CuNH3 H3NH3NH3N2+CuOH2 H2OH2O H2O2+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更容易更容易给出孤对电子，与给出孤对电子，与Cu2形成的配位键更强。形成的配位键更强。应用探究【思考思考】向硫酸铜溶液中滴加氨水，为什么向硫酸铜溶液中滴加氨水，为什么Cu(H2O)42转化为转化为Cu(NH3)42呢？呢？实验实验3-4实验操作向盛有少量0.1 mol/L FeCl3溶液（或任何含Fe3+的溶液）的试管中滴加1滴0.1 mol/L硫氰化钾(KSCN)溶液。实验现象实验原理溶液变为红色利用硫氰化铁配离子等颜色，可用于鉴别溶液中存在利用硫氰化铁配离子等颜色，可用于鉴别溶液中存在Fe3+；又由于硫氰化铁配离子的颜色极似血液，常被用于电影特技和又由于硫氰化铁配离子的颜色极似血液，常被用于电影特技和魔术魔术(但注意安全，因其有毒性但注意安全，因其有毒性)Fe3+nSCN-=Fe(SCN)n3-nn=1-6，随，随SCN-的浓度而异的浓度而异配位数可为配位数可为16实验操作 向盛有少量0.1moI/L NaCl溶液的试管里滴几滴0.1 mol/L AgNO3溶液,产生难溶于水的白色的AgCl沉淀,再滴入1molL氨水,振荡,观察实验现象。实验现象实验原理AgCl+2NH3=Ag(NH3)2ClAg+Cl-=AgCl先产生先产生白色白色沉淀沉淀,滴加氨水后白色沉淀滴加氨水后白色沉淀溶解溶解实验实验3-5 在生命体中的应用在生命体中的应用 在医药中的应用在医药中的应用叶绿素叶绿素血红素血红素抗癌抗癌药物药物顺铂顺铂酶酶维生素维生素B12钴钴配合物配合物含含锌锌的配合物的配合物含锌酶有含锌酶有80多种多种Fe2+的配合物的配合物Mg2+的配合物的配合物 配合物与生物固氮配合物与生物固氮固氮酶固氮酶在生产生活中的应用在生产生活中的应用王水溶金王水溶金电解氧化铝的助熔剂电解氧化铝的助熔剂 Na3AlF6热水瓶胆镀银热水瓶胆镀银 Ag(NH3)2+HAuCl4 配合物：配合物：金属离子或原子金属离子或原子(称为中心离子或原子称为中心离子或原子)与与以以配位键配位键结合形成的化合结合形成的化合物。物。Cu4 S O 4内界（配离子）内界（配离子）外界（离子）外界（离子）配配位位体体配配位位数数中中心心离离子子 Cu(H2O)4SO4=Cu(H2O)42+SO42-配配位位原原子子？整理整理归纳归纳如：如：XOHCNSCNH2ONH3CO思考：NH4Cl是配合物吗？不是，含有配位键的化合物不一定是配合物；配合物一定含有配位键。应用体验应用体验1.下列不能形成配位键的组合是下列不能形成配位键的组合是A.Ag、NH3 B.H2O、H C.Co3、CO D.Ag、H2.下列分子或离子中，能提供孤电子对与某些金属离子形成配位键的是下列分子或离子中，能提供孤电子对与某些金属离子形成配位键的是H2ONH3FCNCOA.B.C.D.3.化合物化合物NH3与与BF3可以通过配位键形成可以通过配位键形成NH3BF3。在在NH3BF3中，中，_原子提供孤电子对，原子提供孤电子对，_原子接受电子。原子接受电子。氮氮(或或N)硼硼(或或B)40.01mol氯化铬氯化铬(CrCl3 6H2O)在水溶液中用过量硝酸银溶液处理，在水溶液中用过量硝酸银溶液处理，产生产生0.02mol AgCl沉淀。此氯化铬最可能是沉淀。此氯化铬最可能是（）ACr(H2O)6Cl3 BCr(H2O)5ClCl2H2O CCr(H2O)4Cl2Cl2H2O DCr(H2O)3Cl33H2O B配合物内界外界中心粒子配位体配位数Ag(NH3)2OH氢氧化二氨合银氢氧化二氨合银K3Fe(CN)6Co(NH3)5ClCl2 Ni(CO)45、请根据给出的配合物完成下表Ag(NH3)2OH-Ag+NH32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。神奇的超分子，借分子间作用力形成复杂的组织结构氢键最强的分子间相互作用，很多分子可以通过氢键相互结合，形成具有固定组成的一个分子簇，这就是所谓的超分子。核酸的双螺旋结构是靠氢键来保持的1.定义（1）分离C60和C702.超分子实例(2)冠醚冠醚识别识别碱金属离子碱金属离子(如如K+)。冠醚是皇冠状的分子，可有不同大小的冠醚是皇冠状的分子，可有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子空穴适配不同大小的碱金属离子冠醚识别碱金属离子。不同大小的冠醚可以识冠醚识别碱金属离子。不同大小的冠醚可以识别不同大小的碱金属离子。别不同大小的碱金属离子。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）(2)冠醚冠醚识别识别碱金属离子碱金属离子(如如K+)。分子识别分子识别自组装自组装3.超分子的重要特征细胞外部磷脂分子双分子层细胞质疏水端亲水端亲水端超分子组装的过程称为分子自组装（Molecular self-assembly)，自组装过程（Self-organization)是使超分子产生高度有序的过程。【例】超分子化学已逐渐扩展到化学的各个分支，还扩展到生命科学和物理学等领域。由Mo将2个C60分子、2个p-甲酸丁酯吡啶及2个CO分子利用配位键自组装的超分子结构如图所示：(1)Mo处于第五周期第B族，价电子排布与Cr相似，它的基态价电子排布式是；核外未成对电子数是个。4d55s16(2)该超分子中存在的化学键类型有。A.键 B.键C.离子键 D.氢键(3)该超分子中配体CO提供孤电子对的原子是_(填元素符号)，p-甲酸丁酯吡啶配体中C原子的杂化方式有。C ABsp2和和sp3p-甲酸丁酯吡啶配体甲酸丁酯吡啶配体