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第四節 配合物與超分子
第三章 晶體結構與性質
配合物
01
超分子
02
學習目標
能知道常見的配合物制備過程。
能舉例說明配合物常見的應用，
如配合物在生物、化學等領域的廣泛應用。
了解超分子概念，知道超分子代表物杯酚和冠醚的應用。
配合物
配合物
實驗3-2
配合物
實驗3-2
固體
溶液顏色
無色離子：
CuSO4
CuCl2 2H2O
CuBr2
NaCl
K2SO4
KBr
什么離子呈天藍色：
白色
白色
白色
白色
綠色
深褐色
水溶液中Cu2+主要以水合離子[Cu(H2O)4]2+存在，呈天藍色
SO42 –
天藍色
天藍色
天藍色
無色
無色
無色
Na+
Cl-
K +
Br -
K +
向盛有下表中固體樣品的試管中，分別加入足量的水，觀察實驗現象并填寫下表
配合物
Cu2+與H2O是如何結合成[Cu(H2O)4]2+的呢？
[Cu(H2O)4]2+叫做四水合銅離子
在四水合銅離子中,銅離子與水分子之間的化學鍵是由水分子提供孤電子對給予銅離子,銅離子接受水分子的孤電子對形成的。
化學鍵
提供孤電子對
接受孤電子對
配合物
1.配位鍵
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。
形成條件
一方能提供孤電子對
另一方能提供空軌道
如分子有NH3、H2O、HF、CO等；
離子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等。
如Fe、Ni、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Co3+、Cr3+等過渡金屬的原子或離子。
配合物
如Ag＋形成2個配位鍵；Cu2＋形成4個配位鍵等。
1.配位鍵
配位鍵是一種特殊的共價鍵，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
配合物
2.配位化合物
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。
配位化合物一定含有配位鍵
但含有配位鍵的化合物不一定是配位化合物
例如：CO、NH4+、H3O+、SO42-、P2O5
配合物
2.配位化合物
中心原子(離子)：提供空軌道的金屬離子或原子。
一般是過渡金屬，必須有空軌道。
配位體：含有孤電子對的分子或離子
NH3 H2O CO Cl- SCN- CN-
配位數：直接同中心原子配位的原子數目，一般是2、4、6、8
配離子的電荷：等于中心離子和配體總電荷的代數和，
如：[Fe(SCN)6]3-
配位原子：配位體中具有孤電子對的原子N O P S，
一般是ⅤA Ⅵ A ⅦA的非金屬原子
配合物
3.配位化合物
對于配合物，外界在水溶液中易電離，但內界卻難電離。
[Cu(H2O)4]SO4
中心離子
配體
配位數
內界
外界
配合物
課堂檢測
0.01mol氯化鉻(CrCl3· 6H2O)在水溶液中用過量硝酸銀溶液處理，產生0.02mol AgCl沉淀。此氯化鉻最可能是（ ）
A．[Cr(H2O)6]Cl3
B．[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O
C．[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O
D．[Cr(H2O)3Cl3]·3H2O
B
配合物
實驗3-3
配合物
實驗3-3
實驗操作 實驗現象 實驗原理
向盛有4mL 0.1mol/L CuSO4溶液的試管里滴加幾滴1 mol/L 氨水
繼續添加氨水并振蕩試管
再向試管中加入極性較小的溶劑(如加入8 mL 95%乙醇)，并用玻璃棒摩擦試管壁
形成難溶物
難溶物溶解，得到深藍色的透明溶液
析出深藍色晶體
深藍色晶體為[Cu(NH3)4]SO4·H2O，說明該配合物在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度
Cu2+ + 2NH3·H2O = Cu(OH)2↓+2NH4+
Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4](OH)2
配合物
實驗3-4
配合物
實驗3-4
實驗操作 向盛有少量0.1 mol/L FeCl3溶液（或任何含Fe3+的溶液）的試管中滴加1滴0.1 mol/L硫氰化鉀(KSCN)溶液。
實驗現象
實驗原理
溶液變為紅色
利用硫氰化鐵配離子等顏色，可用于鑒別溶液中存在Fe3+；
又由于硫氰化鐵配離子的顏色極似血液，常被用于電影特技和魔術
Fe3++nSCN- = [Fe(SCN)n]3-n
n = 1-6，隨SCN-的濃度而異
配位數可為1—6
配合物
實驗3-5
配合物
實驗3-5
實驗操作 向盛有少量0.1moI/ L NaCl溶液的試管里滴幾滴0.1 mol/L AgNO3溶液,產生難溶于水的白色的AgCl沉淀,再滴入1molL氨水,振蕩,觀察實驗現象。
實驗現象
實驗原理
AgCl+2NH3=== [Ag(NH3)2]Cl
Ag++Cl-===AgCl↓
先產生白色沉淀,滴加氨水后白色沉淀溶解
配合物
4.配位化合物的性質與應用
配合物具有一定的穩定性，配位鍵越強，配合物越穩定。許多過渡金屬元素的離子對多種配體具有很強對結合力，因而，過渡金屬配合物遠比主族金屬配合物多。
配合物
4.配位化合物的性質與應用
（1） 在生命體中的應用
（2）在醫藥中的應用
葉綠素
血紅素
抗癌藥物
酶
維生素B12
鈷配合物
含鋅的配合物
含鋅酶有80多種
Fe2+的配合物
Mg2+的配合物
（3） 配合物與生物固氮
固氮酶
（4）在生產生活中的應用
王水溶金
電解氧化鋁的助熔劑 Na3[AlF6]
熱水瓶膽鍍銀 [Ag(NH3)2]+
H[AuCl4]
超分子
超分子
1.定義
由兩種或兩種以上的分子通過分子間相互作用形成的
分子聚集體稱為超分子
超分子定義中的分子是廣義的，包括離子。
粒子間作用力—
非共價鍵
范德華力 氫鍵 靜電作用等
超分子
2.超分子的實例
（1）分離C60和C70
超分子
超分子
2.超分子的實例
（1）分離C60和C70
C70
C60
超分子
C60
C70
C70
C60
甲苯
過濾
甲苯
超分子
C60
濾液
濾渣
氯仿
濾液
氯仿
濾渣
超分子
2.超分子的實例
冠
醚
是分子中含有多個“氧-亞甲基”-結構單元的大環多醚
皇冠狀的分子
超分子
命名方法
12-冠-4
15-冠-5
C 原子：2×5＝10 O 原子：5
10 + 5＝15
O 原子：5
把環上所含C、O原子的總數標注在“冠”字之前，把其中所含氧原子數標注在“冠”之后。
超分子
冠醚有不同大小的空穴，能與陽離子，尤其是堿金屬離子絡合，并隨環的大小不同而與不同的金屬離子絡合，利用此性質可以識別堿金屬離子。
冠醚的空穴結構對離子有選擇作用
超分子
2.超分子的實例
(2)冠醚識別堿金屬離子(如K+)。
冠醚是皇冠狀的分子，可有不同大小的空穴適配不同大小的堿金屬離子
冠醚識別堿金屬離子。不同大小的冠醚可以識別不同大小的堿金屬離子。
冠醚 冠醚空腔直徑/pm 適合的粒子（直徑/pm）
12-冠-4 15-冠-5 18-冠-6 21-冠-7 120～150 170～220 260～320 340～430 Li+（152）
Na+（204）
K+（276）
Rb+（304）
Cs+（334）
超分子
3超分子的重要特征
分子識別
自組裝
課堂檢測
B
1．向盛有硫酸銅溶液的試管中滴加濃氨水，先生成難溶物，繼續滴加濃氨水，難溶物溶解，得到深藍色透明溶液。下列對此現象的說法正確的是(　　)A．反應后溶液中不存在任何沉淀，所以反應前后Cu2＋的濃度不變B．沉淀溶解后，生成深藍色的配離子[Cu(NH3)4]2＋C．反應后的溶液中Cu2＋的濃度增加了D．在配離子[Cu(NH3)4]2＋中，Cu2＋提供孤電子對，NH3提供空軌道
課堂檢測
A
2．某化合物的分子結構如圖所示，其分子內不含有(　　)
A．離子鍵 B．非極性鍵C．極性鍵 D．配位鍵
課堂檢測
D
3．下列分子或離子中，能提供孤電子對與某些金屬離子形成配位鍵的是(　　)①H2O　②NH3　③F－　④CN－　⑤COA．①② B．①②③C．①②④ D．①②③④⑤
第1課時 配合物與超分子

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