内容正文:
第五章 物质结构与性质
第5讲 分子的性质 配位键 超分子
目录
CONTENTS
分子的性质
01
配位键
02
超分子
03
01
Chemistry
新人教版 高中化学
2026年 一轮复习
分子的性质
一、分子的性质
1.范德华力
范德华是最早研究分子间普遍存在作用力的科学家,因而把这类分子间作用力称为范德华力
①范德华力很弱,比化学键的键能小1~2数量级
②范德华力一般没有方向性和饱和性
③范德华力的影响因素
相对分子质量越大,范德华力越大
分子极性越大,范德华力越大
组成和结构相似的分子,相对分子质量越大,范德华力越大,熔沸点越高。
4
一、分子的性质
氢键是由已经与_________的原子形成共价键的_____(如水分子中的H)与另一个电负性很大的原子(如水分子中的O)之间形成的作用力。
电负性很大
氢原子
除了范德华力之外的另一种分子间作用力
① X、Y为N、O、F
②A、B可以相同,也可以不同
③“—”表示共价键,“•••”表示形成的氢键
X—H•••Y
2.氢键
5
一、分子的性质
②存在分子内氢键使物质熔、沸点降低。
①存在分子间氢键的物质一般具有较高的熔、沸点。
邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛
(1) 对物质熔、沸点的影响
2.氢键对物质性质的影响
邻羟基苯甲醛
对羟基苯甲醛
分子内氢键
分子间氢键
(熔点-7℃ 沸点196.5℃)
(熔点115℃ 沸点246.6℃)
6
一、分子的性质
(2) 对水分子性质的影响
①水结冰时,体积膨胀,密度降低
②接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量的测定值比按化学式H2O计算出来的相对分子质量大。
用氢键解释这种异常性:接近水的沸点的水蒸气中存在相当量的水分子因氢键而相互缔合,形成所谓的缔合分子。
氢键的存在迫使在四面体中心的水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引,这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高,留有相当大的空隙,其密度比液态水小。
2.氢键对物质性质的影响
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一、分子的性质
(1)可依据分子中化学键的极性的向量和进行判断
(2)可依据分子中正负电中心是否重合进行判断
(3)化合价法
中心原子化合价的绝对值
该元素的价电子数
=
该分子为非极性分子
4.分子极性的判断
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一、分子的性质
分子 BF3 CO2 PCl5 SO3 H2O NH3 SO2
化合价绝对值
价电子数
分子极性
3
3
4
4
5
5
6
6
2
6
3
5
4
6
非极性
非极性
非极性
非极性
极性
极性
极性
4.分子极性的判断
9
一、分子的性质
(4)根据分子的空间结构判断
4.分子极性的判断
分子类型 价电子对数 空间结构 分子极性 代表物
A2
AB
AB2
AB3
AB4
2+0
2+1
2+2
直线形
V形
V形
非极性分子
极性分子
极性分子
CO2、CS2
SO2、
H2O、H2S
3+0
3+1
平面三角形
三角锥
非极性分子
极性分子
BF3、AlCl3
NH3、PCl3
4+0
正四面体
非极性分子
CH4、CCl4
直线形
非极性分子
极性分子
O2、H2
HF、CO
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一、分子的性质
①稀有气体分子是非极性分子,但不含共价键
②臭氧是极性分子,共价键为极性键
③H2O2是由极性键和非极性键构成的极性分子
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一、分子的性质
三氯乙酸的酸性大于二氯乙酸,是由于氯的电负性大于氢的电负性,使Cl3C-的极性 大于 Cl2HC-的极性,导致三氯乙酸的羧基中的羟基的极性更大,更容易电离出氢离子。
1.试解释三氯乙酸的酸性大于二氯乙酸、二氯乙酸的酸性大于氯乙酸的原因?
2.试解释乙酸的酸性大于丙酸的原因?
烃基是推电子基团,烃基越长推电子效应越大,使羧基中的羟基的极性越小,羧酸的酸性越弱。
5.键的极性解释有机酸酸性强弱
12
一、分子的性质
非极性溶质一般能溶于 ,
极性溶质一般能溶于 。
非极性溶剂
极性溶剂
相似相溶
分子极性相似
溶质和溶剂的分子结构相似程度越大,其溶解性越 ,
分子结构相似
大
氢键
溶剂和溶质之间的氢键作用力越大,溶解性越好;
无氢键相互作用的溶质在有氢键的水中溶解度就比较小
6.溶解性
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一、分子的性质
有 的分子。
手性异构体
具有完全相同的 和 的一对分子,如同左手和右手一样互为 ,却在三维空间里不能 ,互称手性异构体(或对映异构体)
组成
原子排列
镜像
叠合
7.分子手性
(1)手性异构体
(2)手性分子
有一个手性碳的分子具有手性异构,具有光学活性
有多个手性碳的分子不一定 具有手性异构,也不一定具有光学活性
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一、分子的性质
手性分子在生命科学和药物生产方面有广泛的应用。对于手性药物,一个异构体可能是有效的,而另一个异构体可能是无效甚至是有害的。
7.分子手性
(3)手性分子的意义
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一、分子的性质
分子的手性判断
(1)判断方法:有机物分子中是否存在 。
(2)手性碳原子:连接四个互不相同的原子或基团的碳原子称为手性碳原子。用*C来标记。具有手性的有机物,是因为其含有手性碳原子。
手性碳原子
7.分子手性
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02
Chemistry
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配位键
二、配位键
成键原子或离子一方提供空轨道,另一方提供孤电子对而形成的,这类“电子对给予-接受”键被称为配位键。
形成条件
一方能提供孤电子对
另一方能提供空轨道
如分子有NH3、H2O、HF、CO等;
离子有Cl-、OH-、CN-、SCN-等。
如Fe、Ni、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Co3+、Cr3+等过渡金属的原子或离子。
配位键是一种特殊的共价键,同样具有饱和性和方向性。
1.配位键
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通常把金属离子或原子(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。
配位化合物一定含有配位键
但含有配位键的化合物不一定是配位化合物
例如:CO、NH4+、H3O+、SO42-、P2O5
2.配合物
二、配位键
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(1)中心原子(离子):提供空轨道的金属离子或原子。
一般是过渡金属,必须有空轨道。
(2)配位体:含有孤电子对的分子或离子
NH3 H2O CO Cl- SCN- CN-
(3)配位原子:配位体中具有孤电子对的原子N O P S,
一般是ⅤA Ⅵ A ⅦA的非金属原子
(4)配位数:直接同中心原子配位的原子数目,一般是2、4、6、8
(5)配离子的电荷:等于中心离子和配体总电荷的代数和,
如:[Fe(SCN)6]3-
2.配合物
二、配位键
20
对于配合物,外界在水溶液中易电离,但内界却难电离。
[Cu(H2O)4]SO4
中心离子
配体
配位数
内界
外界
2.配合物
二、配位键
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配合物 内界 外界 中心粒子 配位体 配位数
[Ag(NH3)2]OH
氢氧化二氨合银
K3[Fe(CN)6]
[Co(NH3)5Cl]Cl2
Ni(CO)4
[Ag(NH3)2]+
OH-
Ag+
NH3
2
[Fe(CN)6]3-
K+
Fe3+
CN-
6
[Co(NH3)5Cl]2+
Cl-
Co3+
NH3、Cl-
6
4
无
Ni
CO
Ni(CO)4
六氰合铁酸钾
四羰基镍
二、配位键
22
二、配位键
3.常见的配合物
[Cu(H2O)4]2+
23
二、配位键
选必2 课本P96
促进过饱和溶液结晶的两种方法:
1)加入凝结核; 2)用玻璃棒摩擦容器内壁。
3.常见的配合物
[Cu(NH3)4](OH)2
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实验操作 实验现象 实验原理
向盛有4mL 0.1mol/L CuSO4溶液的试管里滴加几滴1 mol/L 氨水
继续添加氨水并振荡试管
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
形成难溶物
Cu2+ + 2NH3·H2O = Cu(OH)2↓+2NH4+
难溶物溶解,得到深蓝色的透明溶液
Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4](OH)2
析出深蓝色晶体
深蓝色晶体为[Cu(NH3)4]SO4·H2O,说明该配合物在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度
二、配位键
深蓝色
平面正方形
3.常见的配合物
[Cu(NH3)4](OH)2
[Zn(CN)4]2-空间结构为正四面体,Zn采取sp3杂化
26
二氯·二氨合铂(Ⅱ)有顺式和反式两种结构。其中顺式结构是一种抗癌药,呈橙黄色或黄色结晶性粉末,微溶于水,在水溶液中可逐渐转化为反式结构。下列说法中正确的是
A.水溶性:顺式结构>反式结构
B.顺式结构中有极性键,反式结构中没有极性键
C.两种结构中Pt原子的杂化类型都是sp3
D.两种结构中所有原子都处在同一平面上
A
二、配位键
选必2 课本P97
六氰合铁酸钾
3.常见的配合物
K3Fe(SCN)6
28
二、配位键
实验操作 向盛有少量0.1 mol/L FeCl3溶液(或任何含Fe3+的溶液)的试管中滴加1滴0.1 mol/L硫氰化钾(KSCN)溶液。
实验现象
实验原理
溶液变为红色
利用硫氰化铁配离子等颜色,可用于鉴别溶液中存在Fe3+;
又由于硫氰化铁配离子的颜色极似血液,常被用于电影特技和魔术
Fe3++nSCN- = [Fe(SCN)n]3-n
n = 1-6,随SCN-的浓度而异
配位数可为1—6
29
二、配位键
选必2 课本P97
3.常见的配合物
[Ag(NH3)2]Cl
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实验操作 向盛有少量0.1moI/ L NaCl溶液的试管里滴几滴0.1 mol/L AgNO3溶液,产生难溶于水的白色的AgCl沉淀,再滴入1molL氨水,振荡,观察实验现象。
实验现象
实验原理
AgCl+2NH3=== [Ag(NH3)2]Cl
Ag++Cl-===AgCl↓
先产生白色沉淀,滴加氨水后白色沉淀溶解
1.怎样配制银氨溶液?发生哪些反应?
向AgNO3溶液中逐滴加稀氨水,直到最初生成的沉淀恰好溶解为止。
氨水呈弱碱性,滴入AgNO3溶液中,会形成AgOH白色沉淀,
AgOH+2NH3·H2O = [Ag(NH3)2]+ + OH- + 2H2O
继续滴加氨水时,NH3分子与Ag+形成[Ag(NH3)2]+配合离子,配合离子很稳定,会使AgOH逐渐溶解。
Ag+ + NH3·H2O = AgOH↓ + NH4+
课堂检测
32
2. 配合物[Cu(NH3)4]SO4中含有的化学键类型有哪些?
3. 分析NH3和BF3可以形成配位键吗?
有离子键、共价键、配位键。
可以形成NH3· BF3
课堂检测
33
4 (1)[Cu(NH3)4]2+与[Cu(H2O)4]2+哪个配位离子更稳定?原因是什么?
提示 [Cu(NH3)4]2+更稳定。因为N和O都有孤电子对,但O电负性大,吸引孤电子对的能力强,故NH3提供孤电子对的能力比H2O大。
(2)NH3与Cu2+形成配合物,但NF3很难与Cu2+形成配合物,原因是什么?
提示 电负性:F>H,使得NF3提供孤电子对的能力小于NH3。
课堂检测
34
二、配位键
一些难溶于水的金属氢氧化物、卤化物、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—
Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4]
四羟基合铝酸钠
AgCl + 2NH3·H2O = Ag(NH3)2Cl + 2H2O
4.配合物的形成对性质的影响
对溶解性的影响
35
二、配位键
当简单离子形成配离子时,颜色会发生变化,据此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,其溶液显红色。
0.1mol/L CuCl2溶液
2mol/L CuCl2溶液
蓝色
蓝绿色
原因:Cu2+与Cl-可以形成一系列配合物,在水溶液中,作为配体的Cl-可以多至4个。在Cl-的浓度极高时,形成的CuCl42-呈黄色。
蓝 + 黄 = 绿
4.配合物的形成对性质的影响
颜色的改变
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二、配位键
当中心原子(离子)相同时,配合物的稳定性与配体的性质有关。
配合物具有一定的稳定性,配位键越强,配合物越稳定。
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。
4.配合物的形成对性质的影响
稳定性增强
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(1) 在生命体中的应用
(2)在医药中的应用
叶绿素
血红素
抗癌药物
酶
维生素B12
钴配合物
含锌的配合物
含锌酶有80多种
Fe2+的配合物
Mg2+的配合物
(3) 配合物与生物固氮
固氮酶
(4)在生产生活中的应用
王水溶金
热水瓶胆镀银 [Ag(NH3)2]+
H[AuCl4]
5.配合物的应用
二、配位键与超分子
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03
Chemistry
新人教版 高中化学
2026年 一轮复习
超分子
三、超分子
由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的
分子聚集体称为超分子
超分子定义中的分子是广义的,包括离子。
1.超分子的定义
主要是氢键、静电作用、范德华力、疏水作用以及一些分子与金属离子形成的弱配位键等。
2.超分子内的作用力
三、超分子
3.超分子实例
(1)分离C60和C70
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
过滤
过滤
蒸馏
三、超分子
冠醚是皇冠状的分子,可有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子
冠醚识别碱金属离子。不同大小的冠醚可以识别不同大小的碱金属离子。
冠醚 冠醚空腔直径/pm 适合的粒子(直径/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)
(2)冠醚识别碱金属离子(如K+)。
3.超分子实例
三、超分子
(2)冠醚识别碱金属离子(如K+)。
3.超分子实例
三、超分子
C 原子是环的骨架,稳定了整个冠醚,
O 原子吸引阳离子。
冠醚与金属阳离子通过配位作用相结合形成超分子
三、超分子
(3)DNA碱基配对
3.超分子实例
常见的DNA碱基配对结构
A T
G C
DNA碱基对是通过氢键相互识别并结合的
三、超分子
(4)细胞和细胞器的双分子膜
3.超分子实例
细胞膜的两侧都是水溶液,水是极性分子,而构成膜的两性分子的头基是极性基团而尾基是非极性基团。头基为亲水基团,头部会朝向水溶液一侧,从而实现自组装
三、超分子
(5)表面活性剂
3.超分子实例
表面活性剂:从分子结构上说,也可以叫“两亲分子”,一端为亲水基团,另一端为疏水基团。
硬脂酸根(传统肥皂的有效成分之一)
十二烷基苯磺酸根
(合成洗涤剂中常用的表面活性剂)
三、超分子
(5)表面活性剂
3.超分子实例
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亲水基团向外、疏水基团向内形成胶束。由于油渍等污垢是疏水的被包裹在胶束内腔,这就是肥皂和洗涤剂的去污原理
三、超分子
4.超分子的重要特征
(1)分子识别
(2)自组装
分离C60和C70
冠醚识别碱金属离子
DNA碱基配对
细胞和细胞器的双分子膜
表面活性剂
$