3.4配合物与超分子-2023-2024学年高二化学同步教学讲义（人教版2019选择性必修2）

第四节 配合物与超分子 知识解读·必须会 知识点一 配合物 1.配位键 （1）概念：成键的一方提供孤电子对（配体），另一方提供空轨道而形成的“电子对给予—接受”键叫作配位键。 （2）形成条件：有能够提供孤电子对的原子，且另一原子具有能够接受孤电子对的空轨道。 （3）表示方法：配位键可以用A→B表示，A表示提供孤电子对的原子（离子、分子），即电子对给予体，B表示接受电子对的原子（离子、原子），即电子对接受体。如NH4+的结构及粒子中的配位键表示如下： 2.配合物 （1）概念 金属离子或原子（称为中心离子或原子）与某些分子或离子（称为配体或配位体）以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。 （2）配合物的组成 配合物由中心原子或离子（提供空轨道）和配体（提供孤电子对）组成，分为内界和外界，以[Cu(NH3)4]SO4为例表示为 ①中心原子（或离子）：提供空轨道接受孤电子对。通常是过渡元素的原子或离子，如Cu2+、Zn2+、Fe等。 ②配体：提供孤电子对的分子或离子。配体可以是阴离子，如X-（卤素离子）、OH-、SCN-等，也可以是中性分子，如H2O、NH3、CO等。配位原子必须是含有孤电子对的原子，常是第VA族、第VIA族、第VIIA族元素的原子。 ③配位数：直接同中心原子（或离子）配位的原子数目叫中心原子（或离子）的配位数，如[Fe(CN)6]4-中Fe2+的配位数是6。 （3）形成条件 （4）常见配合物形成实验 实验操作 实验现象 离子方程式 向盛有4mL 0.1mol/L CuSO4溶液的试管里滴加几滴1 mol/L 氨水 形成难溶物 Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH 继续添加氨水并振荡试管 难溶物溶解，得到深蓝色的透明溶液 Cu(OH)2＋4NH3=== [Cu(NH3)4]2＋＋2OH－ 再向试管中加入极性较小的溶剂(如加入8 mL 95%乙醇)，并用玻璃棒摩擦试管壁 析出深蓝色晶体 [Cu(NH3)4]2＋＋SO＋H2O [Cu(NH3)4]SO4·H2O↓ 3.配合物的形成对性质的影响 （1）对溶解性的影响 一些难溶于水的金属氢氧化物、氯化物、溴化物、碘化物、氰化物，可以溶解于氨水中，或依次溶解于含过量的OH-、Cl-、Br-、I-、CN-的溶液中，形成可溶性的配合物。 如Cu(OH)2＋4NH3=== [Cu(NH3)4]2＋＋2OH－ （2）颜色的改变 当简单离子形成配离子时，其性质往往有很大差异。颜色发生变化就是一种常见的现象，根据颜色的变化就可以判断是否有配离子生成。如Fe3+与SCN-形成硫氰化铁配离子，其溶液显血红色。 （3）稳定性增强 配合物具有一定的稳定性，配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心离子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。例如，血红素中的Fe2+与CO分子形成的配位键比Fe2+与O2分子形成的配位键强，因此血红素中的Fe2+与CO分子结合后，就很难再与O2分子结合，血红素失去输送氧气的功能，从而导致人体CO中毒。 知识点二 超分子 1.超分子定义 超分子是由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体。 2.超分子的重要特征 （1）分子识别 分子识别是指主体（受体）对客体（底物）选择性结合并产生某种特定功能的过程。它们不是靠传统的共价键，而是靠分子间作用力，如范德华力、氢键等。识别过程可能引起体系的电学、光学性质及构象的变化，也可能引起化学性质的变化，这些变化意味着化学信息的存储、传递及处理。 分子识别分为阳离子识别、阴离子识别和中性分子识别。 （2）冠醚 冠醚又称为大环醚，是含有多个“氧—亚甲基”结构的大环化合物。 ①与碱金属离子络合——离子识别 由于冠醚是一种大分子环状化合物，其内部有很“大”的空间，能与阳离子特别是碱金属离子发生络合反应。 ②冠醚的命名 命名时，把环上所含原子总数标注在“冠”字之前，其中所含氧原子数标注在名称之后。常见冠醚有12-冠-4、15-冠-5、18-冠-6、21-冠-7等。 （3）自组装 自组装是指基本结构单元（分子、纳米材料、微米或更大尺度的物质）自发形成有序结构的一种技术。在自组装的过程中，基本结构单元在基于非共价键的相互作用下自发地组织或聚集为一个稳定、具有一定规则几何外观的结构。 自组装过程并不是大量原子、离子、分子之间弱作用力的简单叠加，而是若干个体之间同时自发地发生关联并集合在一起形成一个紧密而有序的整体，是一种整体的复杂的协同作用。 （4）超分子化学 ①含义：研究超分子的化学叫超分子化学，是一门处于近代化学、材料化学和生命科学交汇点的新兴学科。 ②研究领域：环状配体组成的主客体体系；有序的分子聚集体；由两个或两个以上基团用柔性链或刚性链连接而成的超分