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(共35张PPT)
1. 认识配位键的特征，并能与共价键进行简单比较
2. 在配位键的基础上，认识配合物的存在、结构特点及常见配合物的制取等
3. 了解超分子的概念及其特征、简单应用
第四节 配合物与超分子
配位键和配合物在生命体中大量存在，对于生命活动具有重要意义。
叶绿素 血红蛋白 维生素B12
什么是配位键和配合物？配位键是怎样形成的？
无水CuSO4固体是白色的，但CuSO4·5H2O晶体却是蓝色的，为什么呢？
CuSO4 CuSO4·5H2O
实验探究
观察下列固体的颜色，填写在表格中
课本95页【实验 3-2】
实验探究
观察固体溶于水后形成溶液的颜色，填写在表格中
课本95页【实验 3-2】
溶于水后
观察思考
观察下列固体和溶液的颜色，填写下表，分析什么离子呈天蓝色？
课本95页【实验 3-2】
固体颜色 CuSO4 白色 CuCl2 绿色 CuBr2 深褐色 NaCl 白色 K2SO4 白色 KBr
白色
溶液颜色
无色离子
什么离子呈天蓝色
SO42－
Na+
Cl－
K+
Br－
无色 无色 无色
天蓝色 天蓝色 天蓝色
[Cu(H2O)4]2+
Cu2+ ？
四水合铜离子
Cu2+与H2O间是通过什么化学键形成[Cu(H2O)4]2+呢？
思考讨论
依据反应 NH3 +H+ =NH4+ ，讨论NH3是如何与H＋形成NH4＋的？
思考讨论
NH3
H＋
NH4＋
H2O
Cu2＋
[Cu(H2O)4]2＋
＋
＋
配位键
类比NH4＋ 的形成，推测Cu2+与H2O间是怎样形成[Cu(H2O)4]2＋的？
提供孤电子对
提供空轨道
概 念
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。
配位键
[Cu(H2O)4]2＋
有空轨道接受孤电子对
提供孤电子对
电子对给予体
电子对接受体
Cu2+
H2O
2、形成条件：
①成键原子一方要有孤电子对（如H2O、NH3 、 CO、OH-、Cl-等）；
②成键原子另一方有空轨道（如H+、Al3+、B及过渡金属的原子或离子） 。
配位键
Cu
OH2
H2O
H2O
2+
OH2
3、表示方法：
A—B
电子对给予体
电子对接受体
H
N
H
H
H
[ ]
+
配位键其实就是一种特殊的共价键，也具有方向性和饱和性。
四个 N－H 键性质完全相同
（或A B）
[Cu(H2O)4]2＋
NH4＋
思考
请根据提供的球棍模型尝试画出以下两个微粒中的配位键
配合物
概 念
1、配位化合物：通常由金属离子或原子 与某些分子或离子 以配位键结合形成的化合物，简称配合物。
[Ag(NH3)2]OH、[Cu(NH3)4] SO4
2、组成结构：一般是由内界和外界构成，内界由中心离子（或原子）、配位体构成。
[Cu(NH3)4] SO4
外界
内界
（配离子）
中心离子
配位体
配位数
配位原子：配位体中提供孤电子对的原子。常见的配位原子有 X、O、S、N、P 等
（称为中心离子或原子）
（称为配位体或配体）
思考讨论
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
思考讨论
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
请根据给出的配合物完成下表
[Ag(NH3)2]＋
OH-
Ag+
NH3
2
思考讨论
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 [Ag(NH3)2]＋ OH- Ag+ NH3 2
K3[Fe(CN)6] 六氰合铁酸钾 [Fe(CN)6]3－ K＋ Fe3＋ CN－ 6
[Co(NH3)5Cl]Cl2 [Co(NH3)5Cl]2＋ Cl－ Co3＋ NH3、Cl－ 6
Ni(CO)4 四羰基镍 Ni(CO)4 无 Ni CO 4
请根据给出的配合物完成下表
配合物结构小结：
1、配合物有些存在外界、有些无外界；
2、中心粒子可以是阳离子，也可以是中性原子；
3、配位体可以是离子或分子，可以有一种或同时存在多种；
4、配位数通常为2、4、6、8这样的偶数。
配合物的结构特点
思考
对于具有内外界的配合物，内外界之间以离子键结合，在水溶液中内外界之间完全电离，但内界离子较稳定一般不能电离出来。
[Cu(NH3)4]SO4＝[Cu(NH3)4]2＋＋SO42－
向下列配合物的水溶液中加入AgNO3溶液，不能生成AgCl沉淀的是（ ）
A 、[Co(NH3) 4Cl2] Cl B、Co(NH3) 3Cl3
C、[Co(NH3) 6] Cl3 D、[Co(NH3) 5Cl] Cl2
B
配合物的性质特点
无水CuSO4固体是白色的，但CuSO4·5H2O晶体却是蓝色的，为什么呢？
胆矾CuSO4·5H2O可写[Cu(H2O)4]SO4·H2O，其结构示意图如上：
学以致用
天蓝色[Cu(H2O)4]2+
配合物的应用
在医药中的应用
第二代铂类抗癌药（碳铂）
回顾：FeCl3 溶液中滴加 KSCN 溶液发生了什么反应？
KSCN 溶液
三价铁的检验
FeCl3 + 3 KSCN Fe(SCN)3 + 3 KCl
【实验 3-4】
配合物应用于离子的检验
FeCl3 溶液
该反应还可用
于电影特技和
魔术表演。
Fe3+ + n SCN－ [Fe(SCN)n]3－n (n=1～6，随 c(SCN－) 大小而异)
请写出Fe3+ 与 SCN－反应时配位数为4的离子方程式
Fe3+ + 4 SCN－ [Fe(SCN)4]－
【实
【实验 3-4】
配合物的应用于离子的检验
如Cu(OH)2 沉淀或者氯化银沉淀中加入氨水，也会形成配合物促进沉淀的溶解，这便利用配合物的形成来促进沉淀的溶解
复分解体系中生成配合物而发生反应的案例还有很多：
该反应的反应类型是？
配合物内界难电离
Fe3+ + n SCN－ [Fe(SCN)n]3－n
实验步骤 实验现象 结论与解释
产生蓝色
难溶物
CuSO4(aq)
氨水
CuSO4 + 2 NH3·H2O =
Cu(OH)2↓ + (NH4)2SO4
氨水
难溶物溶解
得到深蓝色透明溶液
【实验 3-3】
硫酸铜与氨水的反应
Cu(OH)2
配合物形成可促进某些沉淀的溶解
为什么继续滴加氨水后氢氧化铜会溶解？
思考：
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稳定性更强的配合物
[Cu(H2O)4]2+
[Cu(NH3)4]2+
Cu(OH)2
硫酸铜与氨水的反应
【实验 3-3】
硫酸铜与氨水的反应
Cu(OH)2(s) Cu2+(aq) + 2OH－(aq)
+
4NH3
[Cu(NH3)4]2+
=
实验操作 实验现象 结论与解释
析出深蓝
色的晶体
95%
乙醇
溶剂极性：乙醇 < 水
[Cu(NH3)4]SO4·H2O在乙醇中的溶解度小
如果加入乙醇后，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，容易诱导结晶，这与加入晶种来加速结晶的原理是一样的。
硫酸铜与氨水的反应
铜氨配合物
思考：
【实验 3-3】
硫酸铜与氨水的反应
AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]Cl
AgCl(s) Ag+(aq) + Cl－(aq)
+
2NH3
[Ag(NH3)2]+
氨水
澄清
【实验 3-5】 氯化银与氨水的反应
NaCl 溶液
少量
AgNO3 溶液
AgCl 沉淀
=
生命体中超分子体系：叶绿体中的光系统I蛋白
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
【科技前沿展望】
什么是超分子呢？
二、超分子
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。
2. 超分子内部分子之间通过非共价键结合
1. 概念
主要是静电作用、范德华力和氢键以及
一些分子与金属离子之间形成的弱配位键
3. 大小
有的是有限的 有的是无限伸展的
二、超分子
4. 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
认识“杯酚”
①“杯酚”分离 C60 和 C70
（1）分子识别
“杯酚”
“杯酚”分离 C60 和 C70
C60
C70
（1）分子识别
思考：如何分离 C70 和 C240呢？
15-冠-5 12-冠-4
C 原子：2×5 = 10 O 原子：5
10 + 5 = 15
C 原子：2×4 = 8 O 原子：4
8 + 4 = 12
思考：冠醚靠什么原子吸引阳离子？
O 原子吸引阳离子。
认识冠醚
②冠醚识别碱金属离子
（1）分子识别
15-冠-5
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，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的应用
冠醚 冠醚空腔 直径/pm 适合的粒子 （直径/pm）
15-冠-5 18-冠-6 21-冠-7 170~220 260~320 340~430 Na+（204）
思考： K+ 直径为276 pm，应该选择哪种冠醚呢？
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
“杯酚”与冠醚形成的超分子，虽然识别的分子、离子不同，但环状结构异曲同工，且尺寸可控。1987 年，诺贝尔化学奖授予三位化学家，以表彰他们在超分子化学理论方面的开创性工作，这是人类在操控分子方面迈出的重要一步。
超分子方面的诺贝尔奖
4. 重要特征及其应用
细胞和细胞器的双分子膜
（2）自组装
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。
2020年，我国博士后王振元：
潜心创新，成功开发出超分子生物
催化技术，打破了国外巨头在化妆
品高端原料市场的垄断地位。
【工匠精神】
通过对超分子研究，人们可以模拟生物系统，复制出一些新材料，如：新催化剂、新药物、分子器件、生物传感器等功能材料。
超分子的未来发展

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