3.4.2 配合物和超分子 课件 2023-2024学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

第三章 第四节 配合物与超分子 0 第2课时  在1987年，由于合成了穴状配体，唐纳德·克拉姆（Donald Cram）让·玛丽·莱恩和查尔斯·佩德森（Charles Pedersen）共享了诺贝尔化学奖。 1987年诺贝尔化学奖授予了超分子化学研究方面的三位科学家 克拉姆(美国) 佩德森(美国) 莱恩(法国) 超分子长什么样子？ 是如何形成的？ 这就是所谓的超分子 分子间通过氢键相互结合，形成具有固定组成的一个分子簇。 双螺旋DNA的两条分子链是通过什么结合的？ 思考讨论 DNA碱基对是通过氢键相互识别并结合的 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 1.定义： 2.粒子之间作用： 二、超分子 超分子定义中的分子是广义的，包括离子。 ——非共价键 通过非共价键结合，包括氢键、范德华力静电作用等 有限的 无限伸展的 二、超分子 3.超分子的大小： 有限的或无限伸展的 超分子有何特征及应用？ 8 二、超分子 (1)分子识别 4.超分子的重要特征及其应用： 举例 1“杯酚”分离 C60 和 C70 1942年奥地利人金克（Zinke）在研究酚醛树脂的过程中，由对叔丁基苯酚与甲醛溶液的反应，意外合成了“杯酚”。 “杯酚”一般是由亚甲基桥连苯酚单元所构成的大环化合物。具有大小可调节的空腔，可盛不同尺寸的分子或离子。 如何分离 C60 和 C70？ 阅读分离 C60 和 C70的实验示意图，寻找该实验中的超分子？ 杯酚与C60通过范德华力相结合，通过尺寸匹配实现分子识别 如何分离杯酚和氯仿？ 蒸馏 是分子中含有多个“氧-亚甲基”-结构单元的大环多醚 皇冠状的分子 资料在线 冠醚 资料在线 冠醚 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 把环上所含C、O原子的总数标注在“冠”字之前，把其中所含氧原子数标注在“冠”之后。 冠醚是皇冠状的分子，有不同大小的空穴，能与正离子，尤其是碱金属离子络合，并随环的大小不同而与不同的金属离子络合，利用此性质可以识别碱金属离子，从而实现选择性结合，在有机反应中可作催化剂。 二、超分子 (1)分子识别 4.超分子的重要特征及其应用： 冠醚的空穴结构对离子有选择作用 举例 2冠醚识别碱金属离子 13 冠醚 冠醚空腔直径/pm 合适的粒子（直径/pm） 12-冠-4 120～150 Li+（152） 15-冠-5 170～220 Na+（204） 18-冠-6 260～320 K+（276） Rb+（304） 21-冠-7 340～430 Cs+（334） K+直径为276 pm，应该选择哪种冠醚呢？ 问题：碱金属离子或大或小，猜想冠醚是如何识别它们的？ 冠醚与金属阳离子通过配位作用相结合，不同大小的冠醚可以识别不同大小的碱金属离子。 1.冠醚靠什么原子吸引阳离子？ C 原子是环的骨架，稳定了整个冠醚 O原子吸引阳离子 思考· 讨论 15 2.冠醚与碱金属离子之间的配位键属于离子键、共价键、氢键还是分子间作用力？ 共价键 思考· 讨论 3.冠醚与碱金属离子形成配合物得到的晶体里还有什么粒子，这类晶体是离子晶体、共价晶体还是分子晶体？ 阴离子 离子晶体 思考· 讨论 问题背景： 高锰酸钾溶液可以氧化甲苯，从而褪色。 但是高锰酸钾溶解在水中，难溶于甲苯，难以和甲苯充分接触。实验时需要不断振荡，二者才能充分反应，溶液褪色 探究· 拓展 实例分析：相转移催化剂 示例实验：甲苯与高锰酸钾溶液的反应 实验数据：溶有18-冠-6的甲苯与高锰酸钾水溶液反应 甲苯中冠醚的浓度 褪色时间 30 g/L 5 min不褪色 60 g/L 5 min明显褪色 120 g/L 4.5 min明显褪色 实验改进：做上述实验时，加入冠醚(18-冠-6) 实验数据：冠醚可以催化这个反应 二、超分子 应用：相催化反应 4.超分子的重要特征及其应用： 19 MnO4－ 二、超分子 4.超分子的重要特征及其应用： 18-冠-6的大小与金属K+离子匹配，将K+以及对应的阴离子(MnO4－)都带入有机溶剂，使游离的高锰酸根反应活性很高，从而快速发生反应。 MnO4－ KMnO4 ＋ K+ MnO4－ 甲苯 需振荡，且很长时间才能反应 反应加快 应用：相催化反应 二、超分子 (2) 分子自组装 4.超分子的重要特征及其应用： 纯水 洗涤灵 胶束 表面活性剂 二、超分子 (2) 分子自组装 4.超分子的重要特征及其应用： 低浓度时，优先在溶液表面形成单分子层，降低表面张力。 高浓度时，剩余的表面活性剂在溶液中形成胶束。 相似相溶：亲水端倾向于与