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第三章晶體結構與性質
第四節配合物與超分子
課時1配合物與超分子
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H O
十 Cu + → H O:Cu +:OH
剛才的視頻中我們發現銅鹽固體的顏色不同，但在溶于水后 都變成了藍色，右圖中的晶體又是如何結合的呢
H O
孤電子對 具有空軌道 配位鍵
配位鍵與配合物
O
H H
CuSO,5H O 晶體 CuCl, ·2H,O晶體
一般來說，多數過渡金屬的原子或離子形成配位鍵的數目基本上是固 定的，如Ag+形成2個配位鍵，Cu +形成4個配位鍵等，這說明配位鍵 也具有飽和性與方向性。
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表示方法：配位鍵可以用A→B來表示，其中A是提供孤電子對的分子 或離子，B 是接受孤電子對的原子或金屬離子。
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，即“電子對給予—接受”的鍵。
配位鍵與配合物
H Q 2+
OH
H O—
H O
配合物(配位化合物):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。
相關概念：
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、Fe +、 Cu +、Zn +、Ag+、Co +、Cr +等。
②配位體：提供孤電子對的離子或分子，如分子 CO、NH 、H O 等，陰離子F、CN-、Cl-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。
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[Cu(NH ) JSO
中 心 離 子 配 體 配 位 數 離 子 ( 外 界 )
配離子(內界)
相關概念：
①內界：配離子稱為內界。
②外界：組成中的其余離子。
③配合物不一定存在外界，如Ni(CO)4。
配位鍵與配合物
實驗現象：滴加氨水后，試管中首先出現藍色沉淀，氨 水過量后沉淀逐漸溶解，得到深藍色的透明溶液，滴加 乙醇后析出深藍色晶體。
實驗原理：
Cu ++2NH ·H O=Cu(OH) ↓+2NH +
Cu(OH) +4NH =[Cu(NH ) ] ++2OH-
[Cu(NH ) ] ++SO -+H O=[Cu(NH ) ]SO ·H OJ
實驗現象：滴加AgNO 溶液后，試管中出現白色沉淀， 繼續滴加氨水沉淀溶解，溶液呈無色。
實驗原理：
AgCl+2NH =[Ag(NH ) ] ++Cl-
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l mol·L-1 氨水 4 mL 0.1 mol·L- CuSO 溶液
8 mL 0.1 mol·L- 95%AgNO 溶液 乙醇
l mol·L-
0
0 氨水
0 0
0 0
配位鍵與配合物
0.1 mol·L-1 FeCl 溶液
0.1 mol·L-1
KSCN溶液
0.1 mol·L-1 NaCl溶液
0
0
0
配合物的形成對性質的影響：
(1)顏色改變，如Fe(SCN) 的形成；
(2)溶解度改變，如[Ag(NH ) ]+的形成；
(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。
配位鍵的穩定性比較：
①電子對給予體形成配位鍵的能力：NH >H O;
②接受體形成配位鍵的能力：H+> 過渡金屬>主族金 屬；
③配位鍵越強，配合物越穩定，如穩定性：Cu +—OH- 驅 課堂學習
配位鍵與配合物
基因組中，遺傳信息存儲在DNA 序列中，該遺傳信息的傳遞由互補的含氮堿基序列的存在 而得到保證。細胞可以通過稱為DNA 復制的過程簡單地復制遺傳信息，是生物體發育和正 常運作必不可少的生物大分子。
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超分子
細胞核
染色體
核糖體上的合成
基因
細胞
(b)
7π 課堂學習
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。
超分子：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。
A 與T通過2個氫鍵配對，G 與C 通過3個氫鍵配對，DNA 的雙螺旋結構堿基對是通過氫鍵相互識別并結合的。
DNA雙螺旋的兩條分子鏈是通過什么作用力結合的
超分子
(1)超分子定義中的分子是廣義的，包括離子； (2)超分子這種分子聚集體，有的是有限的，
有的是無限伸展的。
60
十
甲苯過濾
氯仿
超分子：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。
超分子的兩個重要特征是分子識別和自組裝。
60 70
超分子
C
70
溶于 甲苯
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π
超分子不溶
于甲苯
超分子
“杯酚”
不溶于氯仿
溶于
氯仿
循環 使用
C
60
冠醚是皇冠狀的分子，有不同大小的空穴，能與正 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。
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12-冠-4
C 原子：8 O 原子：4
15-冠-5
C 原子：10 O 原子：5
C 原子：12
O原子：6
超分子
18-冠-6
冠醚，是分子中含有多個-氧-亞甲基- 結構單元的大環多醚。冠醚的空穴結 構對離子有選擇作用，不同冠醚的空 腔尺寸不同，與不同的陽離子相匹配 (配位作用),從而實現選擇性結合(識 別不同大小的堿金屬離子),在有機 反應中可作催化劑。
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 Nat(204)
18-冠-6 260～320 K+(276)Rb+(304)
21-冠-7 340～430 Cs+(334)
冠醚中，C 原子是環的骨架，穩定了整個冠醚，O 原子吸引陽離 子，冠醚與堿金屬離子之間的配位鍵屬于共價鍵，冠醚與堿金 屬離子形成配合物得到的晶體里存在著陰離子，這類晶體屬于 離子晶體。
π 課堂學習
超分子
高錳酸鉀溶液可以氧化甲苯，從而褪色，但是 高錳酸鉀溶解在水中，難溶于甲苯，難以和甲 苯充分接觸，實驗時需要不斷振蕩，二者才能 充分反應，溶液從而褪色。若在該實驗中加入 冠醚，可以起到催化作用。
甲苯中冠醚的濃度
褪色時間
30 g/L
5 min不褪色
60 g/L
5 min明顯褪色
120 g/L
4.5 min明顯褪色
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表面活性劑在水中會形成親水基團向外、疏水 基團向內的膠束，油漬等污垢是疏水的，會被 包裹在膠束內腔，這就是肥皂和洗滌劑的去污 原理。
超分子組裝的過程稱為分子自組裝，自組裝過 程是使超分子產生高度有序的過程。
超分子
純水 洗潔精 膠束
丁達爾效應
這些分子之所以被稱為表面活性劑，是由于它們會分散在水的液體表面形成一層疏 水基團朝向空氣的單分子層，又稱單分子膜，從而大大降低水的表面張力。高濃度 時，剩余的表面活性劑在溶液中形成膠束。
具 π 課堂學習
表面活性劑從分子結構上說，也叫兩親分子——親水性和親脂性，分子的一端有極 性，稱為親水基團，另一端沒有或幾乎沒有極性，稱為疏水基團。
親水基團 疏水基團
表面活性劑單體
超分子
空氫
單分子層
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正誤判斷
1.配位鍵是一種很特殊的共價鍵。 √
2.有配位鍵的化合物一定是配位化合物。 X
3.配合物與人類的生產生活和科學技術聯系密切。 √
4.細胞和細胞器的雙分子膜、DNA 分子都屬于超分子。 √
中未成對電子數等于5。下列說法正確的是
A.X 與Z形成的化合物不可能含非極性共價鍵 B.Y、Z、W、L 的原子半徑排序：L>W>Z>Y
C.M + 的配位數為6
D. 簡單氣態氫化物鍵角：WX >ZX
課堂鞏固
一種新型補血藥劑的結構如下圖所示：其中X 、Y 、Z 、W 、L是原子序 數依次增大的短周期主族元素，Y、Z、W 相 鄰 ，X 與L同主族，基態M +
( C )
驅 課堂小結
第四節
配合物與超分子
第1課時
概念
表示方法
形成條件
概念
組成
成鍵特征
配合物的形成對性質的影響
概念
特征
應用
配位鍵
配合物
超分子
謝謝觀看
T H A

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