【课件】配合物与超分子++课件高二化学人教版（2019）选择性必修2

第四节配合物与超分子基础课时15配合物与超分子第三章晶体结构与性质学习任务学习目标1min自学指导

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3minD无水CuSO4固体是白色的，但CuSO4·5H2O晶体却是蓝色的，为什么呢？CuSO4

CuSO4·5H2O【思考】教师点拨25min观察下列溶液的颜色，有什么规律？CuSO4溶液CuCl2溶液CuBr2溶液K2SO4溶液NaCl溶液NaBr溶液相同阴离子的溶液对照：蓝色不是由这些阴离子导致的

共性：初步结论：实验3-2都有Cu2+Cu2+是蓝色的观察下列物质的颜色CuSO4晶体CuCl2晶体CuBr2晶体白色棕色深褐色CuSO4溶液CuCl2溶液CuBr2溶液蓝色蓝色蓝色

固态二价铜盐不一定显蓝色，结论：Cu2+在水溶液中常显蓝色。CuSO4CuCl2CuBr2CuSO4CuCl2CuBr2理论解释：Cu2+与水结合显蓝色或绿色规律：结晶水少→多，晶体颜色绿→蓝Cu2+与H2O间是通过什么化学键形成[Cu(H2O)4]2+呢？实验证明，上述实验呈蓝色的物质是水合铜离子，可表示为[Cu(H2O)4]2+，叫四水合铜离子。CuSO4·5H2O晶体CuCl2·2H2O晶体蓝色绿色思考与讨论

在四水合铜离子中，Cu2+与H2O之间的化学键是由H2O提供孤电子对给予Cu2+，

Cu2+(含空轨道)接受水分子的孤电子对形成的。OHH孤电子对Cu2+具有空轨道Cu2+H2OH2OH2OOH2

“电子对给予—接受”键被称为配位键。实质上是一种特殊的共价键四水合铜离子是蓝色物质1.配位键(1)概念由一个原子单独提供孤电子对，另一个原子提供空轨道而形成的化学键，即“电子对给予—接受”键。(2)形成条件③配位键同样具有饱和性和方向性。一般来说，多数过渡金属元素的原子或离子形成配位键的数目是基本不变的，如Ag＋形成2个配位键；Cu2＋形成4个配位键等。①成键原子一方能提供孤电子对（如分子有NH3、H2O、HF、CO等；离子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等）；②成键原子另一方能提供空轨道（如H+、Al3+、B及过渡金属的原子或离子，如Fe、Ni、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Co3+、Cr3+等）

(3)表示方法A—B提供孤电子对的提供空轨道接受孤电子对的（或AB）例如：[Cu(H2O)4]2＋中的配位键可表示为四水合铜离子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。如[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH等均为配合物。[Cu(NH3)4]SO4配离子(内界)离子(外界)中心离子配体配位数(2)组成:一般是由内界和外界构成，内界由中心离子

（或原子）、配体构成。中心原子：提供空轨道接受孤电子对的原子。中心原子一般都是带正电荷的阳离子(此时又叫中心离子)，最常见的有过渡金属离子：Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、Zn2＋等。配体：提供孤电子对的阴离子或分子，如Cl－、NH3、H2O等。配体中直接同中心原子配位的原子叫做配位原子。配位原子必须是含有孤电子对的原子，如NH3中的N，H2O中的O等。配位数：直接与中心原子形成的配位键的数目。如[Fe(CN)6]4－中Fe2＋的配位数为6。配合物内界外界中心粒子配体配位数[Ag(NH3)2]OH氢氧化二氨合银K3[Fe(CN)6]六氰合铁酸钾[Co(NH3)5Cl]Cl2Ni(CO)4四羰基镍请根据给出的配合物完成下表[Ag(NH3)2]＋OH－Ag+NH32[Fe(CN)6]3－K＋Fe3＋CN－6[Co(NH3)5Cl]2＋Cl－Co3＋NH3、Cl－6Ni(CO)4无NiCO4氨水氨水产生蓝色沉淀

氨水过量后沉淀逐渐溶解，得到深蓝色的透明溶液Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－

Cu(OH)2(s)Cu2+(aq)

+2OH－(aq)

+4NH3

[Cu(NH3)4]2+=3.配合物的的相关实验

[Cu(H2O)4]2+

[Cu(NH3)4]2+Cu(OH)2配位键的强度有大有小，有的配合物较稳定，有的配合物较不稳定。通常情况，较稳定的配合物可以转化为稳定性更强的配合物。析出深蓝色的晶体溶剂极性：乙醇<水[Cu(NH3)4]SO4·H2O在乙醇中的溶解度小铜氨配合物氨水氨水95%乙醇

乙醇KSCN溶液溶液变为红色

利用硫氰化铁配离子的颜色，可鉴定溶液中存在Fe3＋；又由于该离子的颜色极似血液，常被用于电影特技和魔术表演。

少量AgNO3溶液氨水出现白色沉淀Ag＋＋Cl－=AgCl↓沉淀溶解，溶液呈无色AgCl＋2NH3==[Ag(NH3)2]＋＋Cl－

AgCl(s)Ag+(aq)

+Cl－(aq)

+2NH3

[Ag(NH3)2]+=NaCl溶液AgNH3H3N+电解氧化铝的助熔剂Na3[AlF6]

热水瓶胆镀银（银镜反应）

[Ag(NH3)2]OH

(1)在生产、生活中的应用4.配合物的应用叶绿素(2)生命体中的应用血红蛋白维生素B12(3)在医药中的应用第二代铂类抗癌药（碳铂）电负性：F＞H，使得NF3提供孤电子对的能力小于NH3。思考(1)人体内血红蛋白是Fe2＋卟啉配合物，Fe2＋与O2结合形成配合物，而CO与血红蛋白中的Fe2＋也能形成配合物。根据生活常识，比较其配合物的稳定性。血红蛋白中Fe2＋与CO形成的配合物更稳定。(2)[Cu(NH3)4]2＋与[Cu(H2O)4]2＋哪个配位离子更稳定？原因是什么？[Cu(NH3)4]2＋更稳定。因为N和O都有孤电子对，但O的电负性大，吸引孤电子对的能力强，故NH3提供孤电子对的能力比H2O大。(3)NH3与Cu2＋形成配合物，但NF3很难与Cu2＋形成配合物，原因是什么？归纳总结(1)配合物的稳定性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。当作为中心原子(或离子)的金属原子(或离子)相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。(2)配位键的稳定性①电子对给予体形成配位键的能力：NH3＞H2O。②接受体形成配位键的能力：H＋＞过渡金属＞主族金属。Cu(NH3)4Cu(H2O)4Fe(SCN)2+(1)下列物质中，不能作为配合物的配体的是（）。A.NH3

B.NH4

C.H2OD.SCN-+2+2+B(2)能区别[Co(NH3)4Cl2]Cl和[Co(NH3)4Cl2]NO3两种溶液的试剂是（）。A.AgNO3溶液B.NaOH溶液C.CCl4D.浓氨水AH:N:HH::H:O:H::H:N:HH::H:S::C::N:::-+超分子1.定义超分子有的是有限的，有的是无限伸展的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。分子是广义的，包括离子。主要是静电作用、范德华力和氢键等①DNA碱基配对双螺旋DNA的两条分子链是通过什么结合的？2.重要特征及其应用特征一：分子识别常见的DNA碱基配对结构ATGCDNA碱基对是通过氢键相互识别并结合的错开后空间结构不匹配，不能形成稳定结构通过氢键给体和受体的结合关系来实现分子识别的。超分子是由两种或两种以上的分子（或离子）通过分子间相互作用形成的分子聚集体氢键

C60

C70②分离C60和C70特征一：分子识别杯酚与C60通过范德华力相结合，通过尺寸匹配实现分子识别OOOOOOOOO15-冠-5填充模型15-冠-5键线式12-冠-4球棍模型14-冠-4键线式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③冠醚识别碱金属阳离子特征一：分子识别冠醚冠醚空腔直径/pm合适的粒子（直径/pm）12-冠-4120～150Li+(152)15-冠-5170～220Na+(204)18-冠-6260～320K+(276)Rb+(304)21-冠-7340～430Cs+(334)表3-6冠醚识别钾离子18-冠-6–K+超分子冠醚与金属阳离子通过配位作用相结合，不同大小的冠醚可以识别不同大小的碱金属离子。冠醚环的大小与金属离子匹配，才能识别冠醚能与阳离子尤其是碱金属阳离子作用，并且随环的大小不同而与不同的金属离子作用，将阳离子以及对应的阴离子都带入有机溶剂，因而成为有机反应中很好的催化剂。超分子应用举例：相转移催化剂

高锰酸钾溶液可以氧化甲苯，从而褪色。

但是高锰酸钾溶解在水中，难溶于甲苯，难以和甲苯充分接触；将甲苯和18-冠-6混合后与高锰酸钾水溶液反应，可以加快反应速率。超分子组装的过程称为分子自组装，自组装过程是使超分子产生高度有序的过程。特征二：自组装表面活性剂：从分子结构上说，也可以叫“两亲分子”，一端为亲水基团，另一端为疏水基团。硬脂酸根（传统肥皂的有效成分之一）十二烷基苯磺酸根（合成洗涤剂中常用的表面活性剂）低浓度时，优先在溶液表面形成单分子层，降低表面张力。高浓度时，剩余的表面活性剂在溶液中形成胶束。超分子有序体烷基磺酸根离子在水中自组装为胶束纯水

洗涤灵

胶束自组装细胞和细胞器的双分子膜的自组装极性基团(亲水)非极性基团(疏水)极性基团人体细胞和细胞器的膜是双分子膜，双分子膜是由大量两性分子(一端有极性、另一端无极性)组装而成的。为什么双分子膜以头向外而尾向内的方式排列？这是由于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头基是极性基团而尾基是非极性基团。超分子技术在催化、分析、药物合成、染料合成等领