3.4配合物与超分子 课件-2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修2

第三章 晶体的结构与性质 第四节 配合物与超分子 依据反应 NH3 +H+ =NH4+ ，讨论NH3是如何与H＋形成NH4＋的？ H+ + 孤电子对 1s空轨道 该化学键怎么形成的？ 配位键 配位键 由一个原子单方面提供_________，而另一个原子提供________而形成的化学键，即“电子对给予—接受”键 孤电子对 空轨道 1、概念： 2、形成条件： ①成键原子一方能提供孤电子对。 ②成键原子另一方能提供空轨道。 如分子有NH3、H2O、CO等；离子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等。 如H＋、Al3＋、B及过渡金属的原子或离子。 3、表示方法： 配位键 A→B 或 A─B 电子对给予体 电子对接受体 配位键是一种特殊的共价键，属于σ键。同样具有饱和性和方向性。一般来说，形成配位键的数目是基本不变的，如Ag＋形成2个配位键；Cu2＋形成4个配位键等。 4、特点： 配合物 1、概念：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。 NH4＋中存在配位键，那么NH4Cl是否属于配位化合物？ 含配位键的化合物不一定是配合物 ==== [Cu(H2O)4]2+ 2、组成： 配合物由内界和外界构成，配合单元是内界， 内界由中心离子(原子)和配体构成。外界是带异号电荷的离子。 内界与外界以离子键结合， 在水中完全电离，内界较稳定。 内界 外界 中心离子 配体 配位数 + SO42- 配 位 原 子 配位原子：配体中给出孤电子对与中心形成配位键的原子。 如H2O中O，CO中的C，NH3中的N 。 配合物 电离 1．0.01mol氯化铬(CrCl3· 6H2O)在水溶液中用过量硝酸银溶液处理，产生0.02mol AgCl沉淀。此氯化铬最可能是（ ） A．[Cr(H2O)6]Cl3 B．[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O C．[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O D．[Cr(H2O)3Cl3]·3H2O B 练一练 配合物 内界 外界 中心粒子 配位体 配位数 [Ag(NH3)2]OH K3[Fe(CN)6] [Co(NH3)5Cl]Cl2 Ni(CO)4 请根据给出的配合物完成下表 [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 配合物结构小结： 2、配位体可以是离子或分子，可以有一种或同时存在多种； 3、配位数通常为2、4、6、8这样的偶数。 1.有些配合物没有外界；如 Ni(CO)4 、Fe(CO)5 思考讨论 1、硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。 ①[Ni(NH3)6]SO4的中心离子是_______， 配体是_________， 配位数是_______。 Ni2+ 6 NH3 配位键 N ②在[Ni(NH3)6]SO4中Ni2+与NH3之间形成的化学键称为　　　　， 提供孤电子对的成键原子是　　　　　。 练一练 配合物的形成对性质的影响 实验一：硫酸四氨合铜的形成实验 实验步骤：向盛有4 mL 0.1 mol/L CuSO4溶液的试管里滴加几滴1 mol/L氨水，首先形成难溶物，继续添加氨水并振荡试管，观察实验现象；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，观察实验现象。 1、溶解性的改变 实验一：硫酸四氨合铜的形成实验 实验现象： 反应①：Cu2+ + 2NH3·H2O = Cu(OH)2↓+2NH4+ 反应②：Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4](OH)2 深蓝色溶液 [Cu(NH3)4]2+ + SO42- + H2O ＝ [Cu(NH3)4]SO4·H2O↓ 乙醇 反应③： ＋氨水 ① ＋氨水 ② ＋乙醇 ③ 天蓝色溶液 蓝色沉淀 深蓝色溶液 深蓝色晶体 [Cu(H2O)4]2+ [Cu(NH3)4]2+ Cu(OH)2 [Cu(NH3)4]SO4·H2O 硫酸四氨合铜晶体 思考与交流 1、加入乙醇后析出的深蓝色晶体为[Cu(NH3)4]SO4·H2O，解释加入乙醇能析出晶体的原因。 加入乙醇降低溶剂极性，根据相似相溶原理，降低离子晶体[Cu(NH3)4]SO4·H2O的溶解性。 2、若加入乙醇后，晶体未能立刻析出，可以用玻璃棒摩擦试管壁，使晶体迅速析出，你知道原理是什么吗？ 通过摩擦，可在试管内壁产生微小的玻璃微晶来充当晶核，诱导结晶，这与加入晶种来加速结晶的原理是一样的。 思考：上述转化能发生的原因？ 思考与交流 [Cu(H2O)4]2＋ = Cu2+ + 4H2O + 4NH3 [Cu(NH3)4]2＋ = 平衡向右移动→ ⇌ 配位键的强度有大有小，有的配合物较稳定，有的配合物较不稳定。 通常情况，较稳定的配合物可以转化为更稳定的配合物。 [Cu(H2O)4]2+ [Cu(NH3)4]2+ Cu(OH)2 从结构角度解释，为什么Cu2+与NH3形成的配位键比Cu2+与H2O形成的配位键强？ H2O、NH3同为中性分子，但电负性N＜O，N比O更容易给出孤对电子，与Cu2＋形成的配位键更强。 思考与交流 实验二： 向盛有少量 0.1 mol/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1 mol/L氨水，振荡，观察实验现象。 滴加AgNO3溶液后，试管中出现_________，再滴加氨水后沉淀_____，溶液呈______。 白色沉淀 溶解 无色 实验现象 实验二：二氨合银离子的形成实验 AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]＋ + Cl－ 2、颜色的改变 实验三：硫氰化铁配离子的形成实验 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，观察实验现象。 FeCl3溶液 加入KSCN溶液 实验现象 溶液变为_____ 红色 配合物的形成对性质的影响 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。 示例：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。 配合物的形成对性质的影响 （1） 在生命体中的应用 （2）在医药中的应用 抗癌药物 叶绿素 Mg2+的配合物 血红素 Fe2+的配合物 酶 含锌的配合物 维生素B12 钴配合物 （3）在生产生活中的应用 王水溶金 电解氧化铝的助熔剂 Na3[AlF6] 热水瓶胆镀银 [Ag(NH3)2]+ H[AuCl4] 配合物的应用 分子是广义的，包括离子。 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。 2、作用力：主要是静电作用、范德华力和氢键、疏水作用等 超分子 1、概念： 3、超分子特征 （1）分子识别 （2）自组装 分子识别两种实例 ① “杯酚”分离 C60 和 C70 ② 冠醚识别碱金属离子 (1)“杯酚”分离 C60 和 C70 C60 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 1.分子识别： 超分子 超分子 (2)“冠醚”识别碱金属离子 1.分子识别： 15-冠-5 ①冠醚名称的含义 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 思考：冠醚靠什么原子吸引阳离子？ 冠醚与金属阳离子通过配位作用相结合形成超分子 O 原子吸引阳离子。 思考：碱金属离子或大或小，猜想冠醚是如何识别它们的？ 冠醚环的大小与金属离子匹配 超分子 KMnO4水溶液对烯烃氧化效果差，在烯烃中加入冠醚时， 冠醚通过与K+结合而将高锰酸根也带入烯烃中；而冠醚不与 高锰酸根结合，使游离的高锰酸根反应活性很高，从而快速 发生反应。 实例分析：高锰酸钾氧化烯烃 $