1、第三章 晶体结构与性质 第四节 配合物与超分子 CuSO4 是白色的，CuSO45H2O 晶体却是蓝色的，这是为什么呢？CuSO4CuSO45H2O1.知道配位键的特点。2.认识简单的配位化合物的成键特征。3.了解配位化合物的存在与应用。1.能从微观角度理解配位键的形成条件和表示方法；能判断常见的配合物。（宏观辨识与微观探析）2.能利用配合物的性质去推测配合物的组成，从而形成“结构决定性质”的认知模型。（证据推理与模型认知）体会课堂探究的乐趣，汲取新知识的营养，让我们一起吧！进走课堂几种固体及其溶液的颜色【实验3-2】P 95固体溶液颜色无色离子：CuSO4CuCl22H2OCuBr2NaCl
2、K2SO4KBr什么离子呈天蓝色：白色白色白色白色绿色深褐色天蓝色天蓝色天蓝色无色无色无色SO42-Na+Cl-K+Br-K+Cu2+和 H2OCu(H2O)42+【实验3-2】P 95电子对接受体 空轨道接受孤电子对 Cu2+提供孤电子对 H2OCuOH2H2OH2O2+OH2Cu2+与H2O是如何结合成四水合铜离子Cu(H2O)42+的呢？电子对给予体 一、配位键成键原子或离子一方提供空轨道，另一方提供孤电子对而形成的，这类“电子对给予-接受”键被称为配位键。形成条件一方能提供孤电子对另一方能提供空轨道如分子有NH3、H2O、HF、CO等；离子有Cl、OH、CN、SCN等。如Fe、Ni、F
3、e3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Co3+、Cr3+等过渡金属的原子或离子。1.概念：2.3.配位键的特点：四个 NH 键性质完全相同配位键是一种特殊的共价键，具有共价键的饱和性与方向性。NHHHH +二、配位化合物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。配位化合物一定含有配位键，但含有配位键的化合物不一定是配位化合物。例如：CO、NH4+、H3O+、SO42-、P2O5注：1.概念：Cu(NH3)4OH2内界（配离子）外界中心离子配体配位数配合物由中心离子或原子(提供空轨道)和配体(提供孤电子对)组成
4、，分内界和外界。外界和内界以离子键相结合。2.组成:配位原子（1）中心原子(离子)：提供空轨道的金属离子或原子。一般是过渡金属，必须有空轨道。（2）配位体：含有孤电子对的分子或离子NH3H2O CO Cl-SCN-CN-（3）配位原子：配位体中具有孤电子对的原子N O P S，一般是A A A的非金属原子（4）配位数：直接同中心原子配位的原子数目，一般是2、4、6、8（5）配离子的电荷：等于中心离子和配体总电荷的代数和，如：Fe(SCN)63-Cu(NH3)4OH2=Cu(NH3)42+2OH-内界与外界是可以完全电离的，而内界微粒很难电离(电离程度很小)。有些配合物没有外界，如Ni(CO)4
5、就无外界Cu(NH3)4OH2内界（配离子）外界中心离子配体配位数配位原子注：3.配合物的制备与性质:请同学们阅读课本实验3-3、3-4、3-5，思考并试着回答如下问题：1.实验目的？2.实验反应原理？3.实验步骤（操作、药品及添加顺序）？4.实验现象？5.结论及其解释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实验3-3制备Cu(NH3)4(OH)2形成难溶物 Cu2+2NH3H2O=Cu(OH)2+2NH4+难溶物溶解，得到深蓝
6、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 应用：利用硫氰化铁配离子的颜色，可用于鉴别溶液中是否存在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魔术Fe3+nSCN-=Fe(SCN)n3-nn=1-6，随SCN-的浓度而异实验3-4实验3-5实验操作向盛有少量0.1moI/L N
7、aCl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1mol/L氨水,振荡,观察实验现象。实验现象实验原理AgCl+2NH3=Ag(NH3)2Cl Ag+Cl-=AgCl先产生沉淀,滴加氨水后白色沉淀 白色 溶解 4.配合物的形成对性质的影响：配合物具有一定的稳定性，配位键越强，配合物越稳定。许多过渡金属元素的离子对多种配体具有很强对结合力，因而，过渡金属配合物远比主族金属配合物多。(1)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
8、成可溶性的配合物。如Cu(OH)2+4NH3=Cu(NH3)42+2OH-(2)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。如Fe3+与SCN形成硫氰化铁配离子，其溶液显红色。(3)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。当作为中心离子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。例如，血红素中的Fe2+与CO分子形成的配位键比Fe2+与O2分子形成的配位键强，因此血红素中的Fe2+与CO分子结合后，就很难再与O2分子结合，血红素失去输送氧气的功能，从而导致人体CO中毒（1
9、）在生命体中的应用（2）在医药中的应用叶绿素血红素抗癌药物酶维生素B12钴配合物含锌的配合物含锌酶有80多种Fe2+的配合物Mg2+的配合物（3）配合物与生物固氮固氮酶（4）在生产生活中的应用王水溶金电解氧化铝的助熔剂 Na3AlF6热水瓶胆镀银 Ag(NH3)2+HAuCl45.配合物的应用三、超分子 1.定义：超分子是由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体。超分子是广义的,包括离子。2.微粒间作用力非共价键，主要是静电作用、范德华力和氢键、疏水作用以及一些分子与金属离子形成的弱配位键等。3.结构特点：超分子是组成复杂的，有组织的分子聚集体，并保持一定的完整性使其具有明确的
10、微观结构和宏观特性。4.范围：已报道的超分子大环主体有：DNA,冠醚，环糊精，杯芳烃，杯吡咯，杯咔唑，瓜环胡葫芦脲，柱芳烃等。5.大小 有限的 无限伸展的 超分子这种分子聚集体，有的是有限的，有的是无限伸展的。6.重要特征及其应用-分子识别：(1)分离 C60 和 C70(2)冠醚识别碱金属离子(1)分离C60 和 C70“杯酚”分离C60 和 C70：向C60和C70的混合物中加入一种空腔大小适配C60的“杯酚”,再加入甲苯溶剂，溶解未装入“杯酚”的C70，过滤后分离C70；再向不溶物中加入氯仿，溶解“杯酚”而将不溶解的C60释放出来并沉淀。C60 C70杯酚与C60通过范德华力相结合，通过
11、尺寸匹配实现分子识别 这个例子反映出来的超分子的特性被称为“分子识别”。（2）冠醚识别碱金属离子(如K)。冠醚是皇冠状的分子，有不同大小的空穴，能与正离子，尤其是碱金属离子络合，并随环的大小不同而与不同的金属离子络合，利用此性质可以识别碱金属离子。冠醚冠醚空腔直径/pm合适的粒子（直径/pm）12-冠-4120150Li+（152）15-冠-5170220Na+（204）18-冠-6260320K+（276）Rb+（304）21-冠-7340430Cs+（334）冠醚与金属阳离子通过配位作用相结合，不同冠醚的空腔尺寸不同，与不同的阳离子相匹配，从而实现选择性结合。“杯酚”与冠醚形成的超分子，虽
12、然识别的分子、离子不同，但环状结构异曲同工，且尺寸可控。1987 年，诺贝尔化学奖授予三位化学家，以表彰他们在超分子化学理论方面的开创性工作，这是人类在操控分子方面迈出的重要一步。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。超分子两个的重要特征分子识别、自组装6.重要特征及其应用-自组装：细胞和细胞器的双分子膜 超分子 简介 概念 分子识别 分子自组装 配位 化合物 形成条件 实验室 制取 概念剖析 与 性质 10.01mol氯化铬(CrCl36H2O)在水溶液中用过量硝酸银溶液
13、处理，产生0.02mol AgCl沉淀。此氯化铬最可能是（）ACr(H2O)6Cl3BCr(H2O)5ClCl2H2OCCr(H2O)4Cl2Cl2H2ODCr(H2O)3Cl33H2OB2、向盛有硫酸铜溶液的试管里加入氨水，首先形成难溶物，继续添加氨水，难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液。下列对此现象的说法中，正确的是（）A.反应后溶液中没有沉淀，所以反应前后 Cu2+浓度不变B.沉淀溶解后，将生成深蓝色的配离子Cu(NH3)42+C.在 Cu(NH3)42+中，Cu2+给出孤电子对，NH3 提供空轨道D.向反应后的溶液加入乙醇，溶液没有发生任何变化，因为Cu(NH3)42+不与乙醇发生反应。B
14、 3下列关于超分子的说法不正确的是()A超分子是两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体B超分子都是无限伸展的C冠醚是一种超分子，可以识别碱金属离子D细胞和细胞器的双分子膜具有自组装性质B4.冠醚能与阳离子,尤其是与碱金属离子作用,并且随环的大小不同而与不同的金属离子作用。12-冠-4与锂离子作用而不与钠离子、钾离子作用;18-冠-6与钾离子作用(如图),还可与重氮盐作用,但不与锂离子或钠离子作用。下列说法错误的是()CA.18-冠-6中C和O的杂化轨道类型相同B.18-冠-6与钾离子作用，不与锂离子或钠离子作用，这反映了超分子的“分子识别”的特征C.18-冠-6与钾离子作用反映了超分子的自组裝的特征D.冠醚与碱金属离子作用的原理与其可作相转移催化剂的原理有关解析：18-冠-6中C和O都是sp3杂化,A项正确;18-冠-6与钾离子作用,不与锂离子或钠离子作用,反映了超分子的“分子识别”的特征,故B项正确,C项错误;由于冠醚是皇冠状分子,可有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子,把无机物带入有机物中,它可以作为相转移催化剂也是基于这个原理,D项正确。成功不是将来才有的，而是从决定去做的那一刻起，持续累积而成。
