3.4.2超分子 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

第三章 晶体结构与性质 第四节 配合物与超分子 第2课时 超分子 核心素养 1.了解配位化合物的存在与应用,培养证据推理与模型认知的核心素养。 2.了解从原子、分子、超分子等不同尺度认识物质结构的意义。通过不同聚集状态物质的重要应用,认识化学技术和社会之间的相互关系,培养科学态度和社会责任的核心素养。 神奇的超分子，借分子间作用力形成复杂的组织结构  氢键最强的分子间相互作用，很多分子可以通过氢键相互结合，形成具有固定组成的一个分子簇，这就是所谓的超分子。 核酸的双螺旋结构是靠氢键来保持的 双螺旋DNA的两条分子链是通过什么结合的？ 一、概念: 由两种或两种以上的分子(包括离子)通过分子间相互作用形成的分子聚集体。 二、 微粒间作用力 主要是静电作用、范德华力、氢键、疏水作用以及一些分子与金属离子形成的弱配位键等。 注意：超分子定义中的分子是广义的，包括离子。 ——非共价键 氢键 三、大小 有的是有限的 有的是无限伸展的 超分子这种分子聚集体，有的是有限的，有的是无限伸展的。 四、特征 1.分子识别： 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 (1)“杯酚”分离 C60 和 C70 (2)“冠醚”识别碱金属离子 ①冠醚定义：分子中含有多个-氧-亚甲基(CH2)-结构单元的大环多醚。 15-冠-5 12-冠-4 C 原子：8 O 原子：4 环上总原子数：8 + 4 = 12 C 原子：10 O 原子：5 环上总原子数：10 + 5 = 15 ②冠醚名称的含义： 常见的冠醚有12-冠-4、15-冠-5、18-冠-6 等 7 ③冠醚特点：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。 思考：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。 冠醚与金属阳离子通过配位作用相结合形成超分子 (2)“冠醚”识别碱金属离子 ④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 思考： K+ 直径为276 pm，应该选择哪种冠醚呢？ 冠醚环的大小与金属离子匹配，将阳离子以及对应的阴离子都带入有机溶剂，因而成为有机反应中很好的催化剂。 (2)“冠醚”识别碱金属离子 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） 应用举例：相转移催化剂 问题背景： 高锰酸钾溶液可以氧化甲苯，从而褪色。但是高锰酸钾易溶于水，难溶于甲苯，难以和甲苯充分接触。 ⑤冠醚识别碱金属离子的应用 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 120 g/L 4.5 min明显褪色 在甲苯中加入冠醚时，冠醚通过与K+结合形成配离子将MnO4- 也带入甲苯中；而冠醚不与MnO4-结合，使游离的MnO4-反应活性很高，从而快速发生反应。 1.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？ 提示　共价键。 2.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？ 提示　阴离子，离子晶体。 深度思考 2.自组装 超分子组装的过程称为分子自组装（Molecular self-assembly)，自组装过程（Self-organization)是使超分子产生高度有序的过程。 细胞外部 磷脂分子 双分子层 细胞质 疏水端 亲水端 亲水端 自组装——超分子有序体 ·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） 13 自组装——超分子有序体 ·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。 极性基团(亲水) 非极性基团(疏水) 极性基团(亲水) 非极性基团(疏水) 表面活性剂在水中自组装为单分层 烷基磺酸根离子在水中自组装为胶束 ·相似相溶 亲水端倾向于与水相接触 疏水端倾向于不与水接触，彼此聚集 自组装——超分子有序体 实例 纯水 洗涤剂 胶束 1、判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)超分子的性质与组成超分子的单个分子的性质相同。( ) (2)超分子是相对分子质量很大的有机化合物。(　　) (3)超分子内部分子可以通过非共价键结合。(　　) √ 　　 × × 2、下列关于超分子的叙述中正确的是(　　) A.超分子就是高分子 B.超分子都是无限伸展的 C.形成超分子的微粒都是分子 D.超分子具有分子识别和自组装的特征 D 超分子 特性 定义 特征：分子识别、自组装 巩固练习： 3.4.2 超分子 $