資源簡介

(共27張PPT)
3.4配合物與超分子
第2課時
簡單配合物的形成和超分子
硫酸銅溶液、氨水、硝酸銀溶液、氯化鈉溶液、氯化鐵溶液、硫氰化鉀溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、蒸餾水、乙醇
【實驗儀器】
試管、膠頭滴管
【實驗藥品】
一、簡單配合物的形成
【實驗原理】
配合物：由中心原子或離子與一定數目的中性分子或陰離子以配位鍵結合而形成的一類化合物。
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。
配合物
【實驗3-3】
實驗步驟 實驗現象 解釋
向盛有4mL 0.1mol/L CuSO4溶液的試管中滴加幾滴1mol/L氨水
繼續添加氨水，并振蕩試管
再向試管中加入6mL 95%乙醇，并用玻璃棒摩擦試管壁
藍色沉淀
深藍色溶液
深藍色晶體
生成Cu(OH)2
生成[Cu(NH3)4]2+
生成[Cu(NH3)4]SO4·H2O
Cu2+ + 2NH3 H2O = Cu(OH)2↓ + 2NH4+
Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4]2+ + 2OH-
[Cu(NH3)4]2+ + SO42- + H2O = [Cu(NH3)4]SO4·H2O↓
一、簡單配合物的形成
在試管內壁產生微小的玻璃微晶充當晶核，加速結晶。
Cu(OH)2(s) Cu2+(aq) + 2OH－(aq)
+
4NH3·H2O
[Cu(NH3)4]2+
=
一、簡單配合物的形成
②配位鍵的強度有大有小
[Cu(NH3)4]2+ 比 [Cu(H2O)4]2+ 的配位鍵更難離解
①[Cu(NH3)4]SO4·H2O在乙醇中的溶解度小
溶劑極性：乙醇 < 水
【結論及解釋】
實驗步驟 實驗現象 解釋
向盛有少量0.1mol/L NaCl溶液的試管中滴加幾滴0.1mol/L AgNO3溶液
再滴入1 mol/L氨水，振蕩
【實驗3-5】
白色沉淀
沉淀消失，澄清
Ag+ + Cl- = AgCl↓
AgCl + 2NH3 =
[Ag(NH3)2]+ + Cl-
一、簡單配合物的形成
【實驗解釋】
一、簡單配合物的形成
AgCl(s) Ag+(aq) + Cl－(aq)
+
2NH3·H2O
[Ag(NH3)2]+
=
二、簡單離子與配離子的區別
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
【實驗3-4】
電影特技和魔術表演
【問題和討論】
K3[Fe(CN)6]在水中可以電離出配離子[Fe(CN)6]3-，該配離子的中心離子、配體是什么？配位數是多少？[Fe(CN)6]3-和Fe3+的性質一樣嗎？
中心離子：Fe3+，
配體：CN-，
配位數：6。
[Fe(CN)6]3-和Fe3+的性質不一樣。
①對溶解性的影響：一些難溶于水的金屬氫氧化物、鹵化物、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。
Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4]
四羥基合鋁酸鈉
AgCl+2NH3·H2O=Ag(NH3)2Cl+2H2O
CuCl難溶于水，可溶于濃鹽酸和氨水
三、配合物的形成對性質的影響
②顏色改變：某些簡單離子形成配離子時，顏色會發生變化，據此可以判斷是否有配離子生成。如Fe3＋與SCN－形成硫氰化鐵配離子，其溶液顯紅色。
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。當中心原子(離子)相同時，配合物的穩定性與配體的性質有關。
例如，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。
三、配合物的形成對性質的影響
神奇的超分子，借分子間作用力形成復雜的組織結構
氫鍵是最強的分子間相互作用，很多分子可以通過氫鍵相互結合，形成具有固定組成的一個分子簇，這就是所謂的超分子。
核酸的雙螺旋結構是靠氫鍵來保持的
1. 概 念
由兩種或兩種以上的分子（包括離子）通過分子間相互作用形成的分子聚集體。超分子定義中的分子是廣義的，包括離子。
2. 微粒間作用力—非共價鍵
主要是靜電作用、范德華力和氫鍵等
超分子
3.結構特點：
4.范圍：
超分子是組成復雜的，有組織的分子聚集體，并保持一定的完整性使其具有明確的微觀結構和宏觀特性。
已報道的超分子大環主體有：DNA,冠醚，環糊精，杯芳烴，杯吡咯，杯咔唑，瓜環胡葫蘆脲，柱芳烴等。
超分子
5. 大小
有的是有限的 有的是無限伸展的
超分子這種分子聚集體，有的是有限的，有的是無限伸展的。
超分子
認識“杯酚”
超分子
重要特征及其應用——分子識別：
a. 分離 C60 和 C70
C60
C70
這個例子反映出來的超分子的特性被稱為“分子識別”。
超分子
15-冠-5 12-冠-4
C 原子：2×5 = 10 O 原子：5
10 + 5 = 15
b. 冠醚識別堿金屬離子
重要特征及其應用——分子識別：
超分子
堿金屬離子或大或小，猜想冠醚是如何識別它們的？
冠醚環的大小與金屬離子匹配，將陽離子以及對應的陰離子都帶入有機溶劑，因而成為有機反應中很好的催化劑。
思考： K+ 直徑為276 pm，應該選擇哪種冠醚呢？
【思考與討論】
冠醚環的大小與金屬離子匹配，才能識別
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） KMnO4水溶液對烯烴氧化效果差，在烯烴中加入冠醚時，
冠醚通過與K+結合而將高錳酸根也帶入烯烴中；而冠醚不與
高錳酸根結合，使游離的高錳酸根反應活性很高，從而快速
發生反應。
實例分析：高錳酸鉀氧化烯烴
“杯酚”與冠醚形成的超分子，雖然識別的分子、離子不同，但環狀結構異曲同工，且尺寸可控。1987 年，諾貝爾化學獎授予三位化學家，以表彰他們在超分子化學理論方面的開創性工作，這是人類在操控分子方面邁出的重要一步。
超分子方面的諾貝爾獎
重要特征及其應用——超分子組裝：
自組裝
超分子組裝的過程稱為分子自組裝（Molecular self-assembly)，自組裝過程（Self-organization)是使超分子產生高度有序的過程。
超分子
細胞和細胞器的雙分子膜
細胞膜兩側為水溶液，水是極性分子，而構成膜的兩性分子的頭基是極性基團而尾基是非極性基團。頭基為親水基團，頭部會朝向水溶液一側，從而實現自組裝。
配合物
和 超分子
應 用
生產生活
生命體
可促進某些沉淀的溶解
概 念
作用力
特征
醫藥
離子檢驗
[Cu(NH3)4]2+制備
Fe(SCN)3制備
[Ag(NH3)2]+制備
分子
識別
自組裝
冠醚識別堿
金屬離子
“杯酚”分離
C60 和 C70
課堂小結
1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
（3）超分子內部分子可以通過非共價鍵結合 (　　)
√ 　　
（1）超分子的性質與組成超分子的單個分子的性質相同。 ( )
×
（2）超分子是相對分子質量很大的有機化合物。(　　)
×
課堂練習
2.下列過程與配合物的形成無關的是（ ）
A.除去Fe粉中的SiO2可用強堿溶液
B.向一定量的AgNO3溶液中加入氨水至沉淀消失
C.向Fe3＋溶液中加入KSCN溶液
D.向一定量的CuSO4溶液中加入氨水至沉淀消失
A
課堂練習
3.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為中心原子
D.該物質的分子中C、N、O均存在孤電子對
D
課堂練習
4．下列關于超分子的說法不正確的是( )
A．超分子是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
B．超分子都是無限伸展的
C．冠醚是一種超分子，可以識別堿金屬離子
D．細胞和細胞器的雙分子膜具有自組裝性質
B
課堂練習

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