資源簡介

(共58張PPT)
第四節 配合物與超分子
第三章 晶體結構和性質
第一課時
配合物
無水CuSO4固體是白色的，但CuSO4水溶液和CuSO4·5H2O晶體卻是藍色的，為什么呢？
CuSO4 固體 CuSO4溶液 CuSO4·5H2O晶體
思考
實驗3-2：下表中的少量固體溶于足量的水，觀察實驗現象并填寫表格。
P95
下表中的少量固體溶于足量的水，觀察實驗現象并填寫表格
實驗探究
課本95頁【實驗 3-2】
取下表中的少量固體溶于足量的水中，觀察實現現象并填寫表格
課本95頁【實驗 3-2】
固體顏色 CuSO4 白色 CuCl2 綠色 CuBr2 深褐色 K2SO4 白色 NaCl 白色 KBr
白色
溶液顏色
無色離子 什么離子呈天藍色 天藍色
天藍色
天藍色
無色
無色
無色
SO42－
Na+
Cl－
K+
Br－
Cu2+ ？
[Cu(H2O)4]2+
四水合銅離子
思考：Cu2+與H2O結合形成[Cu(H2O)4]2+顯藍色，它們是怎么結合的？
Cu2+ 在水溶液中常顯藍色
實驗探究
Cu2+與H2O間是通過什么化學鍵形成[Cu(H2O)4]2+呢？
激發雜化
H2O
H2O
H2O
H2O
配位鍵
孤電子對
29Cu
[Ar]3d104s1
失去2e-
29Cu2+
[Ar]3d9
價層電子排布圖
配位鍵
由一個原子單方面提供孤電子對，而另一個原子提供空軌道而形成的化學鍵，這類“電子對給予—接受”鍵被稱為配位鍵。
O
H
H
孤電子對
Cu2+
具有空軌道
Cu2+
OH2
H2O
H2O
H2O
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，如Ag＋形成2個配位鍵；Cu2＋形成4個配位鍵等。
形成條件
一方有能提供
孤電子對的原子
一方有能提供
空軌道的原子
1、
稱為電子給予體
稱為電子接受體
配位鍵
如分子有NH3、H2O、HF、CO等；
離子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等。
如H＋、Al3＋、B及過渡金屬的原子或離子Fe、Ni、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Co3+、Cr3+等。
[2-配位鍵特征]
配位鍵是特殊的共價鍵，配位鍵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。鋅4-6 鐵6 鈷6 銅4 銀2 鋁4、6 鉑二價4 四價6
[3-表示方法]
（A提供孤電子對）A→B（B提供空軌道）或 A—B
讀法：A合B離子
配位鍵的方向性決定了其所形成的化合物具有一定的空間結構。
NH4＋
H
N
H
H
H
[ ]
+
四個 N－H 鍵性質完全相同
依據反應 NH3 +H+ =NH4+ ，討論NH3是如何與H＋形成NH4＋的？
銨根離子的形成過程
提供
孤電子對
空軌道接受孤電子對
電子對
給予體
電子對
接受體
電子對
給予—接受
配位鍵
(1)相同原子間形成的配位鍵與它們之間形成的共價單鍵相同，如
故其結構式也可表示為
NH4+的空間結構是正四面體形
(2)配位鍵一般是共價單鍵，屬于σ鍵。
說明
中的4個N-H(鍵能、鍵長和鍵角)完全相同，
【思 考】依據電子式，討論H2O與H＋是如何形成H3O＋的？
空的1s軌道
孤電子對
··
O
··
×H
H×
·
·
H+
+
··
O
··
×H
H×
·
·
H
[ ]
+
H
N
H
H
H
[ ]
+
Cu
OH2
H2O
H2O
H2O
2+
配體
配位鍵
配離子
中心離子
配位數＝4
含有配位鍵的化合物稱為配位化合物，簡稱配合物
Cu(H2O) 4
2+
4
二、配合物
2.配位化合物：
（1）概念：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
中心離子形成配合物后性質不同于原來的金屬離子，具有新的化學特性。
= [Cu(H2O)4]2+
2、配位化合物：
2).組成：
配合物由內界和外界構成，配合單元是內界，
內界由中心離子(原子)和配體構成。外界是帶異號電荷的離子。
內界與外界以離子鍵結合，
在水中完全電離，內界較穩定。
內界
外界
中心離子
配體
配位數
+ SO42-
配
位
原
子
配位原子：配體中給出孤電子對與中心形成配位鍵的原子。
如H2O中O，CO中的C，NH3中的N 。
內界微粒很難電離(電離程度很小)，因此，配合物[Co(NH3)5C1]Cl2內界中的C1—不能被Ag+沉淀，只有外界的C1—才能與AgNO3溶液反應產生沉淀。
配合物在水溶液中電離成內界和外界兩部分，
如 [Co(NH3)5Cl]Cl2 = [Co(NH3)5C1]2+ + 2C1—,
注意：
練一練
1．0.01mol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
對于具有內外界的配合物，內外界之間以離子鍵結合，在水溶液中內外界之間完全電離，但內界離子較穩定一般不能電離出來。
配合物的命名
①配離子（從后向前，配位數→配體→合→中心原子或中心離子→化合物）
②配合物→類似于酸、堿、鹽
[Cu(NH3)4] SO4
K3[Fe(CN)6]
[Ag(NH3)2]OH
K[Pt(NH3)Cl3]
練習：
六氰合鐵（Ⅲ）酸鉀
氫氧化二氨合銀（Ⅰ）
三氯一氨合鉑（Ⅱ）酸鉀
硫酸四氨合銅（Ⅱ）
(1)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。
(2)配位體：含有孤電子對的分子或離子，如 NH3 H2O CO Cl- SCN- CN-
(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
(4)配位數：直接同中心原子配位的分子或原子數目，一般是2、4、6、8
(5)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-
二、配合物：
多個原子有孤電子對，一般電負性小的提供
配合物 內界 外界 中心粒子 配位體 配位數
[Ag(NH3)2]OH 氫氧化二氨合銀
K3[Fe(CN)6]
[Co(NH3)5Cl]Cl2
Ni(CO)4
請根據給出的配合物完成下表
[Ag(NH3)2]＋
OH-
Ag+
NH3
2
【思考與討論】
[Fe(CN)6]3－
K＋
Fe3＋
CN－
6
[Co(NH3)5Cl]2＋
Cl－
Co3＋
NH3、Cl－
6
4
無
Ni
CO
Ni(CO)4
六氰合鐵酸鉀
四羰基鎳
配合物結構小結：
2、中心粒子可以是陽離子，也可以是中性原子；
3、配位體可以是離子或分子，可以有一種或同時存在多種；
4、配位數通常為2、4、6、8這樣的偶數。
1.有些配合物沒有外界；如 Ni(CO)4 、Fe(CO)5
1、硫酸鎳溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4藍 色溶液。
①[Ni(NH3)6]SO4的中心離子是_______， 配體是_________，
配位數是_______。
Ni2+
6
NH3
配位鍵
N
②在[Ni(NH3)6]SO4中Ni2+與NH3之間形成的化學鍵稱為　　　　，
提供孤電子對的成鍵原子是　　　　　。
2.下列配合物或配離子的配位數是6的是
A.K2[Co(SCN)4] B.[Fe(CN)5(CO)]3－
C.[Zn(CN)4]2－ D.Na[Al(OH)4]
B
同步練習
3．關于配合物[Zn(NH3)4]Cl2的說法正確的是(　 　)
A．配位數為6
B．配體為NH3和Cl－
C．[Zn(NH3)4]2＋為內界
D．Zn2＋和NH3以離子鍵結合
同步練習
C
4.下列不屬于配位化合物的是（ ）
六氟合鋁(Ⅲ)酸鈉：
氫氧化二氨合銀(Ⅰ)：
C．六氟合鐵(Ⅲ)酸鉀：
D．十二水硫酸鋁鉀：
E. 六氰合鐵(Ⅱ)酸鉀: K4[Fe(CN)6]
F. 光鹵石：KCl·MgCl ·6H2O
D F
同步練習
3.常見配合物及其制取
（1）[Cu(H2O)4]2+
天藍色
膽礬CuSO4·5H2O可寫[Cu(H2O)4]SO4·H2O
實驗
CuSO4溶液
Cu 2＋與H2O結合穩定嗎？
Cu 2＋只與H2O結合形成配位鍵嗎？
氨水溶液
（2）[Cu(NH3)4](OH)2
實驗步驟：向盛有4 mL 0.1 mol/L CuSO4溶液的試管里滴加幾滴1 mol/L氨水，首先形成難溶物，繼續添加氨水并振蕩試管，觀察實驗現象；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，觀察實驗現象。
四氨合銅離子
[實驗3-3]
[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
Cu2+ + 2NH3·H2O = Cu(OH)2↓+2NH4+
難溶物溶解，得到
深藍色的透明溶液
Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4]+2OH-
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
[Cu(NH3)4]2＋＋ SO42- ＋H2O ==[Cu(NH3)4]SO4·H2O↓
乙醇
在試管內壁產生微小的玻璃微晶充當晶核，加速結晶
溶劑極性：乙醇 < 水
[Cu(NH3)4](OH)2在溶液中能完全電離而顯強堿性
分析
Cu2+ +4H2O [Cu(H2O)4]2+
+
4NH3
[Cu(NH3)4]2+
平衡向左移動
<
穩定性:
H2O、NH3同為中性分子，但電負性N中心離子：Cu2+
配位數：4
練一練
3.向盛有硫酸銅溶液的試管里加入氨水，首先形成難溶物，繼續添加氨水，難溶物溶解得到深藍色的透明溶液。下列對此現象的說法中，正確的是
A. 反應后溶液中沒有沉淀，所以反應前后 Cu2 ＋ 濃度不變
B. 沉淀溶解后，將生成深藍色的配離子[Cu(NH3)4]2＋
C. 在 [Cu(NH3)4]2＋ 中，Cu2+ 給出孤對電子，NH3 提供空軌道
D. 向反應后的溶液加入乙醇，溶液沒有發生任何變化，因為
[Cu(NH3)4]2＋ 不與乙醇發生反應。
B
回想一下，如何檢驗Fe3+
思考：Fe3+與SCN-如何反應？
2、配合物
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，觀察實驗現象。
FeCl3溶液
KSCN溶液
硫氰化鐵配離子的形成實驗
常見配合物的形成實驗
實驗步驟
2、配合物
SCN-作為配體與Fe3+配位，顯紅色，用于檢驗Fe3+
…………
Fe3+ + SCN- Fe(SCN)2+
Fe(SCN)2+ + SCN- Fe(SCN)2 +
Fe(SCN)5 + SCN- Fe(SCN) 6 +
硫氰化鐵配離子的顏色
硫氰化鐵配離子的形成實驗
常見配合物的形成實驗
實驗分析及有關離子方程式
三價鐵離子跟硫氰酸根離子(SCN-)形成配離子的顏色，而Fe2+跟SCN-不顯紅色
2、配合物
[實驗3-4]
(2) K3Fe(SCN)6的形成
回顧：如何檢驗Fe3+？
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
Fe3++nSCN- = [Fe(SCN)n]3-n
n = 1-6，隨SCN-的濃度大小而異
配位數為1-6
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
探究
實驗步驟 實驗現象 解釋
（1）向盛有0.1mol/L FeCl3溶液的試管中滴加2滴硫氰化鉀溶液
（2）向盛有0.1mol/L K3[Fe(CN)6]溶液的試管中滴加2滴硫氰化鉀溶液
溶液呈紅色
FeCl3
KSCN溶液
Fe3+ + n SCN- [Fe(SCN)n]3－n
(n=1～6，隨 c(SCN-) 大小而異)
無明顯變化
CN-的配位能力強于SCN-，[Fe(CN)6]3-很穩定，轉化為硫氰化鐵的平衡正向移動的趨勢很小
配位鍵的強度有大有小，有的配合物很穩定，有的配合物很不穩定
練一練
向黃色的三氯化鐵溶液中加入無色的KSCN溶液，溶液變成血紅色。該反應在有的教材中用方程式：FeCl3＋3KSCN＝Fe(SCN)3＋3KCl表示。經研究表明，Fe(SCN)3是配合物，Fe3＋與SCN－不僅能以1∶3的個數比配合，還可以其他個數比配合。
若Fe3＋與SCN－以個數比1∶5配合，則FeCl3與KSCN在水溶液中發生反應的化學方程式可以表示為
_____________________________________。
FeCl3＋5KSCN＝K2[Fe(SCN)5]＋3KCl
向盛有少量 0.1 mol/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1 mol/L氨水，振蕩，觀察實驗現象。
NaCl
溶液
加入
氨水
二氨合銀離子的形成實驗
常見配合物的形成實驗
實驗步驟
2、配合物
[實驗3-5]
（3）銀氨離子[Ag(NH3)2]+的形成
滴加AgNO3溶液后，試管中出現_________，再滴加氨水后沉淀_____，溶液呈______。
白色沉淀
溶解
無色
二氨合銀離子的形成實驗
常見配合物的形成實驗
實驗現象
2、配合物
加入AgNO3溶液
Ag＋＋Cl－===AgCl↓
繼續加入氨水
AgCl＋2NH3===[Ag(NH3)2]＋＋Cl－
二氨合銀離子的形成實驗
常見配合物的形成實驗
有關離子方程式
2、配合物
二氨合銀離子
Ag
NH3
H3N
+
配體：
中心離子：
配位數：
NH3
Ag+
2
二氨合銀離子的形成實驗
常見配合物的形成實驗
實驗分析
2、配合物
配合物的性質
①配位鍵的強度有大有小，因而有的配合物很穩定，有的很不穩定。配位鍵越強，配合物越穩定。
②許多過渡金屬離子對多種配體具有很強的結合力，因而，過渡金屬配合物遠比主族金屬配合物多。
③配合物形成時，性質會發生改變
A、顏色的改變，如Fe(SCN)3的形成；
B、溶解度的改變，如AgCl→[Ag(NH3)2]＋
C、穩定性增強
C、穩定性增強
如，血紅素中的Fe2+與CO分子形成的配位鍵比Fe2+與O2分子形成的配位鍵強，因此血紅素中的Fe2+與CO分子結合后，就很難再與O2分子結合，血紅素失去輸送氧氣的功能，從而導致人體CO中毒。
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。
思考﹒ 運用
配位化學創始人維爾納發現，取CoCl3·6NH3(黃色)、CoCl3·5NH3(紫紅色)、CoCl3·4NH3(綠色)和CoCl3·4NH3(紫色)四種化合物各1 mol，分別溶于水，加入足量硝酸銀溶液，立即產生氯化銀，沉淀的量分別為3 mol、2 mol、1 mol和1 mol。以強堿處理均無NH3放出。
① 請根據實驗事實用配合物的形式寫出化學式。
CoCl3·6NH3：______________。
CoCl3·5NH3：________________。
CoCl3·4NH3(綠色和紫色)：________________。
② 后兩種物質組成相同而顏色，其關系是互為____________。
③ 上述配合物中，中心離子的配位數都是____。
同分異構體
6
科學史話
19世紀末期，德國化學家發現一系列令人難以回答的問題，氯化鈷跟氨結合，會生成顏色各異、化學性質不同的物質。
為了解釋上述情況，化學家曾提出各種假說，但都未能成功。
直到1893年，瑞士化學家維爾納（A．Werner）在總結前人研究的基礎上，首次提出了配合物等概念，并成功解釋了很多配合物的性質 ，維爾納也被稱為“配位化學之父”，并因此獲得了1913年的諾貝爾化學獎。
CoCl3·6NH3
CoCl3·5NH3
配合物趣史
一、配合物
4.配位化合物的形成對性質的影響：
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。
藍色沉淀溶解
示例：Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－
加入氨水
對溶解性的影響
一、配合物
4.配位化合物的形成對性質的影響：
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。
示例：Fe3＋與SCN－形成硫氰化鐵配離子，其溶液顯紅色
FeCl3溶液
加入KSCN溶液
顏色的改變
一、配合物
4.配位化合物的形成對性質的影響：
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。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。
穩定性增強
示例：血紅素中的Fe2＋與CO分子形成的配位鍵比Fe2＋與O2分子形成的配位鍵強，因此血紅素中的Fe2＋與CO分子結合后，就很難再與O2分子結合，血紅素失去輸送氧氣的功能，從而導致人體CO中毒。
一、配合物
（1） 在生命體中的應用
（2）在醫藥中的應用
抗癌藥物
葉綠素 Mg2+的配合物
血紅素 Fe2+的配合物
酶 含鋅的配合物
維生素B12 鈷配合物
（3）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]
5.配合物的應用
配合物的應用
A、KSCN的應用
檢驗Fe3+的存在；溶液常被用于電影特技和魔術表演。
B、[Ag(NH3)2]OH（銀氨溶液）
可用于檢驗醛基（-CHO）的存在
C、判斷離子共存
由于配位離子很難電離，所以形成配位鍵的兩離子一般不能大量共存。 如Fe3+和SCN-不能大量共存
板書
配合物
定義：通常把金屬離子或原子與某些分子或離子以配位
鍵結合形成的化合物稱為配位化合物，簡稱～。
組成
電離：[Cu(H2O)4]SO4= [Cu(H2O)4]2+ + SO42-
制備
性質
配位鍵越強，配合物越穩定。
配合物形成時，
性質會發生改變
顏色的改變，如Fe(SCN)3的形成；
溶解度的改變，如AgCl→[Ag(NH3)2]＋
穩定性增強
應用
KSCN溶液檢驗Fe3+
[Ag(NH3)2]OH（銀氨溶液）檢驗醛基（-CHO）
判斷離子共存：如Fe3+和SCN-不能大量共存
隨堂練習
1．下列化合物中同時含有離子鍵、共價鍵、配位鍵的是
A．Na2O2 B．KOH C．NH4NO3 D．H2O
C
2．碳鉑(結構簡式如圖)是一種廣譜抗癌藥物。下列關于碳鉑的說法錯誤的是
A．中心原子的配位數為4
B．sp3和sp2雜化的碳原子數之比為2:1
C．分子中σ鍵與π鍵的數目之比為10:1
D．分子中含有極性鍵、非極性鍵和配位鍵
C
隨堂練習
3．下列物質中屬于含有配位鍵的堿的是
A． B．
C． D．
A
D
5、下列化合物屬于配合物的是( )
A.Cu2(OH)2SO4 B.NH4Cl
C.[Zn(NH3)4]SO4 D.KAl(SO4)2
C
6、下列化合物中同時含有離子鍵、共價鍵、配位鍵的是
A．Na2O2 B．KOH
C．NH4NO3 D．H2O
C
7、某物質A的實驗式為CoCl3·4NH3，1 mol A中加入足量的AgNO3溶液中能生成1 mol白色沉淀，以強堿處理并沒有NH3放出，則關于此化合物的說法中正確的是( )
A.Co3＋只與NH3形成配位鍵
B.配合物配位數為3
C.該配合物可能是平面正方形結構
D.此配合物可寫成[Co(NH3)4 Cl2] Cl
D
8、某物質的結構如圖所示：
下列有關該物質的分析中正確的是( )
A.該物質分子中不存在σ鍵
B.該物質的分子內只存在共價鍵和配位鍵兩種作用力
C.該物質是一種配合物，其中Ni原子為中心原子
D.該物質的分子中C、N、O原子均存在孤電子對
C
氫鍵

展開更多......

收起↑