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

第四节 配合物与超分子 第三章 晶体结构与性质 1 CuSO4 固体 CuSO4溶液 CuSO4·5H2O晶体 猜测：Cu2+与水结合才会显蓝色，SO4 2- 不显颜色 新课导入 同样都有Cu2+和SO42-， 但为什么无水CuSO4固体是白色的， 而CuSO4水溶液和CuSO4·5H2O晶体却是蓝色的呢？ 【实验3-2】向盛有下表中固体样品的试管中，分别加入足量的水。 固体 溶液颜色 无色离子： CuSO4 CuCl2•2H2O CuBr2 NaCl K2SO4 KBr 什么离子呈天蓝色： 白色 白色 白色 白色 绿色 深褐色 天蓝色 无色 SO42 – Na+ Cl- K + Br - Cu2+ ？ 四水合铜离子 [Cu(H2O)4]2+ Cu2+与H2O结合形成[Cu(H2O)4]2+显蓝色，它们是怎么结合的？铜离子与水分子之间是靠哪种作用力结合的？ 【思考1】依据电子式，讨论H+与NH3是如何形成NH4+的？ 1s 提供孤电子对 提供空轨道 【思考2】类比NH4+ 的形成，推测Cu2+与H2O间是怎样形成[Cu(H2O)4]2+ ？ 提供空轨道 提供孤电子对 配位键 + H+ NH3 NH4+ + Cu2+ H2O [Cu(H2O)4]2+ 激发 3d 4s 4p [Cu(H2O)4]2+的形成过程： Cu2+ + 4H2O [Cu(H2O)4]2+ Cu 3d104s1 Cu2+ 3d9 失2e- 价层电子排布图 dsp2 3d 4p 杂化 （蓝色） 4p 3d 4s 2+ 孤电子对 H2O H2O H2O H2O [Cu(H2O)4]2+ 配位键 特殊的共价键(σ 键)，具有方向性和饱和性 2、形成条件 A — B 分子：NH3、H2O、HF、CO 等 离子：Cl- 、OH-、 CN-、SCN- 等 H+、Al3+、B、过渡金属的原子或离子Fe3+、Cu2+、Zn2+等 一方提供孤电子对 一方提供空轨道 1、配位键：由一个原子单独提供孤电子对，另一个原子提供空轨道而 形成的化学键，即“电子对给予 — 接受”键。 H2O ↓ H2O→ Cu ←OH2 ↑ H2O 2+ 结构简式 配位键 3、配位键的表示方法： A — B 或 A→B 电子对给予体 电子对接受体 注意：连接的是提供 孤电子对的原子 H2O H2O—Cu—OH2 H2O 2+ 或 2+ 形成配位键可以让元素的原子突破常见的成键数目。 习题 1、下列不能形成配位键的组合是(　　) A、Ag+、NH3 B、H2O、H+ C、Co3+、CO D、Ag+、H+ D 2、书写 [Cu(NH3)4]2+ 的结构简式： ：内界与外界在水中完全电离 配合物：金属离子或原子与某些分子或离子以配位键结合形成的配位化合物。 (中心离子或原子) (配体或配位体) [Cu (H2O)4 ] SO4 内界(配离子) 外界(离子) 配 位 数 中心离子 配 体 过渡金属 有孤电子对 2、4、6、8 电荷：中心离子和配体总电荷的代数和 离子键 配位原子 N O P S 配位键 很稳定，不易电离 [Cu(H2O)4]2+ 配合物 = 内界 + 外界 配位原子：配体中给出孤电子对与中心形成配位键的原子。N O P S 配合物 配离子(内界) 外界 中心离子 配体 配位原子 配位数 K2[Cu(CN)4] (NH4)2[PtCl6] [Cd(NH3)4](OH)2 教材100页 7、 [Cu(CN)4]2- K+ Cu2+ NH3 [PtCl6]2- NH4+ Cl- CN- 6 4 [Cd(NH3)4]2+ OH- Cd2+ 4 Cl O 电负性小，C配位 四氰合铜酸钾 六氯合铂酸铵 氢氧化四氨合镉 Pt4+ N Cl C 外界念法：①简单离子→某化某 ②OH- →氢氧化某 ③复杂阴离子→某酸某 配离子念法：配位数→ 配体名称 → 合 → 中心原子(离子) 配离子念法：配位数 → 配体名称 → 合 → 中心原子(离子)名称 CuSO4溶液 氨水 氨水 ① ② 蓝色沉淀 沉淀溶解， 得深蓝色溶液 析出深蓝色晶体 乙醇 + 4NH3 [Cu(NH3)4]2+ = Cu(OH)2 (s) Cu2+(aq) + 2OH-(aq) ① Cu2+ + 2NH3·H2O = Cu(OH)2 ↓ + 2NH4+ ② Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4]2+ + 2OH- 配合物的制备 【实验3-3】 [Cu(NH3)4]SO4·H2O 的形成 【思考1】加乙醇后析出深蓝色晶体[Cu(NH3)4]SO4·H2O，乙醇有什么作用？ 溶剂极性：乙醇 < 水 【思考2】用玻璃棒摩擦试管壁的作用？ 加速结晶 【思考3】从 [Cu(H2O)4]2+ 向 [Cu(NH3)4]2+ 的转化，哪个配位离子更稳定？ 稳定性： 提供孤电子对的能力： H2O NH3 ＜ 配位键的强弱： H2O→Cu Cu←NH3 ＜ 电负性： O N ＞ 乙醇减小溶剂极性，降低 [Cu(NH3)4]SO4·H2O 的溶解度 加入乙醇降低溶剂极性，根据相似相溶原理，离子晶体[Cu(NH3)4]SO4·H2O的溶解性降低。用玻璃棒摩擦试管壁。通过摩擦，可在烧杯内壁产生微小的玻璃微晶来充当晶核，容易诱导结晶，这与加入晶种来加速结晶的原理是一样的。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。 1、稳定性增强： 配位键越强，配合物越稳定，配离子越难电离 ① 中心原子：H+ > 过渡金属 > 主族金属 Cu←NH3 ＞ H2O→Cu 配合物对性质的影响： 较稳定的配合物可以转化为稳定性更强的配合物 [Cu(H2O)4]2+ [Cu(NH3)4]2+ ② 配位原子：电负性小，配位能力强 配位键的稳定性比较： 【实验3-4】 Fe(SCN)3 的形成 FeCl3 KSCN溶液 黄色溶液 用途：①检验溶液中存在Fe3+ ②用于电影特技和魔术 血红色溶液 Fe3+ +3SCN- Fe(SCN)3 2、颜色改变： 当简单离子形成配合物时颜色会发生改变。 如 的形成，利用此性质可检验 的存在。 配合物对性质的影响： 如Fe3+与SCN－形成硫氰化铁配离子，其溶液显红色。 AgNO3 溶液 NaCl 溶液 氨水 沉淀溶解，溶液呈无色 【实验3-5】 [Ag(NH3)2]Cl 的形成 AgCl(s) ⇌Ag+(aq) + Cl-(aq) [Ag(NH3)2]+ + 2NH3 = AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]+ + Cl- 3、溶解性改变： 一些难溶于水的金属化合物形成配合物后，易溶于水。 配合物对性质的影响： Ag+ + Cl- = AgCl ↓ 在水溶液中的电离： 配合物 = 内界 + 外界 Cu(OH)2 → [Cu(NH3)4]2+ AgCl → [Ag(NH3)2]+ 出现白色沉淀 二氨合银离子 5、已知氯化铬的水合物为 CrCl3·6H2O，其中铬离子的配位数是6，将含 0.1 mol 氯化铬的水溶液用过量硝酸银溶液处理时，只得到0.2 mol AgCl沉淀，则氯化铬溶于水中的含铬阳离子为(　　) A、Cr3+ B、[CrCl2(H2O)4]+ C、[CrCl(H2O)5]2+ D、[Cr(H2O)6]3+ C 习题 叶绿素(Mg2+配合物) 血红素(Fe2+配合物) 1、 在生命体中的应用 维生素B12(钴配合物) 配合物的应用 2、在医药中的应用 3、配合物与生物固氮 4、在生产生活中的应用 抗癌药物——顺铂 固氮酶 热水瓶胆镀银（银镜反应） [Ag(NH3)2]OH 电解氧化铝的助熔剂 Na3[AlF6] 王水溶金 配合物H[AuCl₄] 配合物的应用 超分子 1、超分子的定义： 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。 【注意超分子与高分子的区别】 高分子是由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子质量在一万以上的化合物，大多是有机高分子化合物。 非共价键：氢键、范德华力等 包括离子 2、重要特征：①分子识别 ②自组装 配合物在生命体中大量存在，对生命活动具有重要意义。另外，配合物尖端技术、医药科学等有着广泛的应用。对生命活动、尖端技术等有着广泛的应用前景的还有超分子等物质 超分子 ①分子识别 （1）分离C60与C70 C60 C70 “杯酚” 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。 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 超分子 ①分子识别 （2）冠醚识别碱金属离子 冠醚是皇冠状的分子，有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子。 冠醚靠氧原子吸引阳离子；冠醚环的大小与金属离子匹配，才能识别。 15-冠-5 12-冠-4 15-冠-5 填充模型 C 原子：2×5 = 10 O 原子：5 10 + 5 = 15 超分子 ②超分子组装 定义：超分子组装的过程称为分子自组装，自组装过程是使超分子 产生高度有序的过程。 细胞和细胞器的双分子膜 人体细胞和细胞器的膜是双分子膜，双分子膜是由大量两性分子（一端有极性，另 一端无极性）组装而成的 有极性 无极性 细胞膜两侧为水溶液，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。 低浓度时，先在溶液表面形成单分子层 高浓度时， 在溶液中形成胶束 超分子 ②超分子组装 表面活性剂：分散在水的液体表面形成一层疏水基团朝向空气的单分子层，又称单分子膜，从而大大降低水的表面张力。 R—SO3- 烷基磺酸根离子 疏水极性 亲水基团 $