資源簡介

(共30張PPT)
第三章 晶體結構與性質
第四節 配合物與超分子
【課程目標】
1、通過熟悉的無水硫酸銅與其溶液顏色不同這一現象，認識配位鍵的特征，并能與共價鍵進行簡單比較。
2、在配位鍵的基礎上，認識配合物的存在、結構特點及常見配合物的制取等。
3、了解超分子與分子的區別、超分子的簡單應用。
【情境引入】
觀察下列溶液的顏色，有什么規律？
CuSO4溶液 CuCl2溶液 CuBr2溶液
K2SO4溶液無色 NaCl溶液無色 KBr溶液無色
共性：都有Cu2+
初步結論：Cu2+是藍色的
相同陰離子的溶液對照：
藍色不是由這些陰離子導致的
【觀察思考】
觀察下列物質的顏色
CuSO4溶液 CuCl2溶液 CuBr2溶液
藍色 藍色 藍色
CuSO4晶體 CuCl2晶體 CuBr2晶體
白色 棕色 深褐色
固態二價銅鹽不一定顯藍色
結論修正：Cu2+在水溶液中
常顯藍色
【觀察思考】
CuSO4·5H2O晶體 CuCl2·2H2O晶體
藍色 綠色
五水合硫酸銅也顯藍色
理論解釋：Cu2+與水結合顯藍色
觀察下列物質的顏色
【觀察思考】
孤電子對
O
H
H
配體
中心離子
Cu2+
（具有空軌道）
Cu2+
OH2
H2O
H2O
H2O
配位鍵
Cu2+ + 4H2O Cu(H2O)4
2+
Cu2+與H2O結合顯藍色，它們是怎么結合的？
【思考交流】
Cu
OH2
H2O
H2O
H2O
2+
配體
配位鍵
配離子
中心離子
四水合銅離子
含有配位鍵的化合物稱為配位化合物，簡稱配合物
配位數＝4
Cu2+與H2O結合顯藍色，它們是怎么結合的？
Cu2+ + 4H2O Cu(H2O)4
2+
【思考交流】
定義：成鍵原子或離子一方提供空軌道，另一方提供孤電子對而形成的，這類“電子對給予-接受”鍵被稱為配位鍵。
基本概念：
①中心原子（離子）：提供空軌道，接受孤電子對。通常是過渡元素的原子或離子，如Fe、Ni、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Co3+、Cr3+等。
②配位體：提供孤電子對的離子或分子，如分子CO、NH3、H2O等，陰離子F-、CN-、CI-等。配位原子必須有孤電子對。
③配位數：直接同中心原子（離子）配位的分子或離子的數目叫中心原子（離子）的配位數。
【任務一：配位鍵】
配位鍵的形成條件①成鍵原子一方能提供孤電子對。如分子有NH3、H2O、HF、CO等；離子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等。②成鍵原子另一方能提供空軌道。如H＋、Al3＋、B及過渡金屬的原子或離子。
配位鍵同樣具有飽和性和方向性。一般來說，多數過渡金屬的原子或離子形成配位鍵的數目是基本不變的，如Ag＋形成2個配位鍵；Cu2＋形成4個配位鍵等。
【任務一：配位鍵】
配位鍵的表示：(電子對給予體)A→B(電子對接受體)或A—B。例如H3O+
【任務一：配位鍵】
定義：通常把金屬離子或原子（稱為中心離子或原子）與某些分子或離子（稱為配體或配位體）以配位鍵結合形成的化合物稱為配位化合物，簡稱配合物。
組成：配合物由中心離子或原子（提供空軌道）和配體（提供孤電子對）組成，分為內界和外界，以[Cu(NH3)4]SO4為例。
【任務二：配合物】
四氨合銅離子
Cu
NH3
NH3
H3N
NH3
2+
SO4
[Cu(NH3)4]SO4 硫酸四氨合銅
配體：NH3
2-
Cu(OH)2 + 4NH3 [Cu(NH3)4](OH)2
Cu2+ + 2NH3·H2O Cu(OH)2 + 2NH4
+
【任務三：了解更多的配合物】
實驗3-3 制取 [Cu(NH3)4](OH)2
回想一下，如何檢驗Fe3+，思考：Fe3+與SCN-如何反應？
Fe3+ + SCN- Fe(SCN)2+
Fe(SCN)2+ + SCN- Fe(SCN)2
Fe(SCN)5 + SCN- Fe(SCN)6
…………
SCN-作為配體與Fe3+配位，顯紅色，用于檢驗Fe3+
硫氰化鐵配離子的顏色
2-
3-
+
【任務三：了解更多的配合物】
化學方程式：AgCl+ 2NH3 [Ag(NH3)2]Cl
離子方程式：AgCl+ 2NH3 [Ag(NH3)2]+ + Cl-
Ag
NH3
H3N
+
二氨合銀離子
配體：
中心離子：
配位數：
配體：NH3
中心離子：Ag+
配位數：2
向NaCl溶液中滴加AgNO3溶液和氨水
【任務三：了解更多的配合物】
實驗3-5 制取[Ag(NH3)2]Cl
（1）對溶解性的影響
一些難溶于水的金屬氫氧化物、氯化物、溴化物、碘化物、氰化物，可以溶解于氨水中，或依次溶解于含過量的OH-、Cl-、Br-、I-、CN-的溶液中，形成可溶性的配合物。
（2）顏色的改變
當簡單離子形成配離子時，其性質往往有很大差異。顏色發生變化就是一種常見的現象，根據顏色的變化就可以判斷是否有配離子生成。
（3）穩定性增強
配合物具有一定的穩定性，配合物中的配位鍵越強，配合物越穩定。當作為中心離子的金屬離子相同時，配合物的穩定性與配體的性質有關。
【配合物的形成對性質的影響】
在人和動物體內起輸送氧氣作用的血紅素，是Fe的配合物。
配合物在生產和科學技術方面的應用也很廣泛，例如，在醫藥科學、化學催化劑、新型分子材料等領域都有著廣泛的應用。
【配合物的應用】
(1)下列物質中，不能作為配合物的配體的是（ ）。
A.NH3 B.NH4 C.H2O D.SCN-
+
(2)指出下列各配合物中的配離子、中心離子、
配位體、配位數和配位原子。
① K3[Fe(CN)6]
②(NH4)2[PtCl6]
③[Cd(NH3)4](OH)2
【課堂練習】
1.超分子——①DNA堿基配對
雙螺旋DNA的兩條分子鏈是通過什么結合的？
【任務四：超分子】
常見的DNA堿基配對結構
A T
G C
DNA堿基對是通過氫鍵相互識別并結合的
1.超分子——①DNA堿基配對
【任務四：超分子】
超分子是由兩種或兩種以上的分子（或離子）通過分子間相互作用形成的分子聚集體
氫鍵
1.超分子——①DNA堿基配對
【任務四：超分子】
超分子的特性
①分子間相互作用：通過非共價鍵結合，包括氫鍵、靜電作用、疏水作用以及一些分子與金屬離子形成的弱配位鍵等。
②分子聚集體大小：分子聚集體有的是有限的，有的是無限伸展的。
1.超分子——②杯酚與C60
杯酚與C60通過范德華力相結合，通過尺寸匹配實現分子識別
【任務四：超分子】
1.超分子——③冠醚與陽離子
冠醚
18-冠醚-6的結構
冠醚與金屬陽離子通過配位作用相結合
【任務四：超分子】
冠醚 冠醚空腔直徑/pm 合適的粒子（直徑/pm）
12-冠-4 120～150 Li+（152）
15-冠-5 170～220 Na+（204）
18-冠-6 260～320 K+（276）
Rb+（304）
21-冠-7 340～430 Cs+（334）
不同冠醚的空腔尺寸不同，與不同的陽離子相匹配，從而實現選擇性結合。
1.超分子——③冠醚與陽離子
【任務四：超分子】
超分子的特征之一：分子識別
2.超分子有序體
表面活性劑：從分子結構上說，也可以叫“兩親分子”，一端為親水基團，另一端為疏水基團。
硬脂酸根（傳統肥皂的有效成分之一）
十二烷基苯磺酸根
（合成洗滌劑中常用的表面活性劑）
【任務四：超分子】
低濃度時，優先在溶液表面形成單分子層，降低表面張力。
高濃度時，剩余的表面活性劑在溶液中形成膠束。
2.超分子有序體
【任務四：超分子】
相似相溶
親水端傾向于與水相接觸
疏水端傾向于不與水接觸，彼此聚集
2.超分子有序體
【任務四：超分子】
超分子的特征之二：自組裝
純水 洗滌靈 膠束
2.超分子有序體
【任務四：超分子】
含義：研究超分子的化學叫超分子化學，是一門處于近代化學、材料化學和生命科學交匯點的新興學科。
應用：在分子識別與人工酶、酶的功能、短肽和環核酸的組裝體及其功能等領域有著廣闊的應 用前景。
研究領域：環狀配體組成的主客體體系；有序的分子聚集體；由兩個或兩個以上基團用柔性鏈或剛性鏈連接而成的超分子化合物。
【任務五：超分子化學】
【課堂小結】

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