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第三章 晶体结构与性质
第四节 配合物与超分子
课时一 配合物
学习目标
01.知道配位键的特点，认识简单的配位化合物的成键特征，能举例说明某些配位化合物的典型性质、存在与应用
02.认识配位键与共价键、离子键的异同，能能运用配位键解释某些沉淀溶解、颜色变化等实验现象
配合物
01
配合物
叶绿素
绿色植物生长过程中，起光合作用的是叶绿素，是一种含镁的配合物
生活中常见的配合物
01
配合物
血红素
人和动物血液中起着输送氧作用的血红素，是一种含有亚铁的配合物
生活中常见的配合物
01
配合物
维生素B12
维生素B12(含钴的配合物)是一种需要肠道分泌物帮助才能被吸收的维生素
生活中常见的配合物
01
配合物
思考：配合物是如何形成的呢？
01
配合物
下表中的少量固体溶于足量的水，观察实验现象并填写表格
实验探究一
01
配合物
01
配合物
下表中的少量固体溶于足量的水，观察实验现象并填写表格
实验探究一
01
配合物
固体 ①CuSO4 ②CuCl2·2H2O ③CuBr2 ④NaCl ⑤K2SO4 ⑥KBr
白色 绿色 深褐色 白色 白色 白色
哪些溶液呈天蓝色
实验说明什么离子呈天蓝色，什么离子没有颜色
SO42- 、Cl-、Br-没有颜色；
固态二价铜盐不一定显蓝色，Cu2+在水溶液中常显蓝色；
下表中的少量固体溶于足量的水，观察实验现象并填写表格
实验探究一
01
配合物
Cu2+与水结合显蓝色
绿偏蓝
CuCl2·2H2O晶体
CuSO4·5H2O晶体
蓝色
观察下列两种铜盐的颜色，请解释原因
实验探究二
01
配合物
思考：无水硫酸铜为蓝色？
Cu2+和H2O是如何结合在一起的？
01
配合物
O
H
H
4H2O
配体
孤电子对
中心离子
具有空轨道
配位键
Cu2+
Cu2+
OH2
H2O
H2O
H2O
Cu2+
四水合铜离子
Cu(H2O) 4
2+
01
配合物
Cu
OH2
H2O
H2O
H2O
2+
配体
配位键
配离子
中心离子
配位数＝4
含有配位键的化合物称为配位化合物，简称配合物
Cu(H2O) 4
2+
4
01
配合物
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
配位键
孤电子对
空轨道
示例：
概念
表示方法
配位键常用A—B表示，其中A是_______孤电子对的原子，叫给予体，B是接受孤电子对的原子，叫接受体
提供
01
配合物
形成配位键的一方(如A)是能够提供孤电子对的原子，另一方(如B)是具有能够接受孤电子对的空轨道的原子
①孤电子对：分子或离子中，没有跟其他原子共用的电子对就是孤电子对
NH3、H2O、HF分子中中心原子分别有1、2、3对孤电子对
示例：
含有孤电子对的微粒：分子如CO、NH3、H2O等，离子如Cl－、CN－、NO2-等
配位键
形成条件
01
配合物
②含有空轨道的微粒：过渡金属的原子或离子。
一般来说，多数过渡金属的原子或离子形成配位键的数目基本上是固定的，
示例：
Ag＋形成2个配位键，Cu2＋形成4个配位键等
配位键
形成条件
形成配位键的一方(如A)是能够提供孤电子对的原子，另一方(如B)是具有能够接受孤电子对的空轨道的原子。
01
配合物
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。
实验步骤
硫酸四氨合铜的形成实验
常见配合物的形成实验
01
配合物
01
配合物
滴加氨水后，试管中首先出现__________，氨水过量后沉淀逐渐_____，得到深蓝色的透明溶液，滴加乙醇后析出深蓝色晶体
蓝色沉淀
溶解
加入
氨水
蓝色沉淀
继续加
入氨水
蓝色沉淀溶解
加入
乙醇
深蓝色晶体
实验现象
硫酸四氨合铜的形成实验
常见配合物的形成实验
01
配合物
Cu2＋＋2NH3·H2O === Cu(OH)2↓＋ 2NH4+
加入氨水
Cu(OH)2＋4NH3=== [Cu(NH3)4]2＋＋2OH－
继续加入氨水
[Cu(NH3)4]2＋＋ 2SO42- ＋H2O =====[Cu(NH3)4]SO4·H2O↓
乙醇
加入乙醇
离子方程式
硫酸四氨合铜的形成实验
常见配合物的形成实验
01
配合物
Cu
NH3
NH3
H3N
NH3
2+
2-
SO4
硫酸四氨合铜
中心离子：Cu2+
配位数：4
NH3的N给出孤电子对
Cu2+接受电子对
[Cu(NH3)4]2+
配体
N
H
H
H
硫酸四氨合铜的形成实验
常见配合物的形成实验
实验分析
01
配合物
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
上述实验四水合铜离子向四氨合铜离子的转化，Cu2+与NH3形成的配位键和Cu2+与H2O形成的配位键哪个稳定？从结构角度解释。
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。
[Cu(H2O)4]2+
[Cu(NH3)4]2+
Cu(OH)2
01
配合物
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
KSCN溶液
硫氰化铁配离子的形成实验
常见配合物的形成实验
实验步骤
01
配合物
溶液变为_____
红色
FeCl3溶液
加入KSCN溶液
硫氰化铁配离子的形成实验
常见配合物的形成实验
实验现象
01
配合物
SCN-作为配体与Fe3+配位，显红色，用于检验Fe3+
…………
Fe3+ + SCN- Fe(SCN)2+
Fe(SCN)2+ + SCN- Fe(SCN)2 +
Fe(SCN)5 + SCN- Fe(SCN) 6 +
硫氰化铁配离子的颜色
硫氰化铁配离子的形成实验
常见配合物的形成实验
实验分析及有关离子方程式
三价铁离子跟硫氰酸根离子(SCN-)形成配离子的颜色，而Fe2+跟SCN-不显红色
01
配合物
01
配合物
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。
NaCl
溶液
加入
氨水
二氨合银离子的形成实验
常见配合物的形成实验
实验步骤
01
配合物
01
配合物
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
二氨合银离子的形成实验
常见配合物的形成实验
实验现象
01
配合物
加入AgNO3溶液
Ag＋＋Cl－===AgCl↓
继续加入氨水
AgCl＋2NH3===[Ag(NH3)2]＋＋Cl－
二氨合银离子的形成实验
常见配合物的形成实验
有关离子方程式
01
配合物
二氨合银离子
Ag
NH3
H3N
+
配体：
中心离子：
配位数：
NH3
Ag+
2
二氨合银离子的形成实验
常见配合物的形成实验
实验分析
01
配合物
配合物
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_________结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。
配位键
Cu
NH3
NH3
H3N
NH3
2+
2-
SO4
硫酸四氨合铜
氢氧化二氨合银
Ag
NH3
H3N
+
OH-
概念
示例
01
配合物
配合物[Cu(NH3)4]SO4的组成如图所示：
①中心原子：
___________________________的原子。中心原子一般都是带正电荷的阳离子(此时又叫中心离子)，最常见的有过渡金属离子：Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、Zn2＋等。
提供空轨道接受孤电子对
配合物
组成
[Cu(NH3)4]SO4
中心离子
配体
配位数
离子(外界)
配离子(内界)
有些配合物没有外界，如：Ni(CO)4
01
配合物
配合物[Cu(NH3)4]SO4的组成如图所示：
②配体：
_______________的阴离子或分子，如Cl－、NH3、H2O等。配体中____________________的原子叫做配位原子。配位原子必须是含有孤电子对的原子，如NH3中的N原子，H2O中的O原子等。
提供孤电子对
直接同中心原子配位
配合物
组成
[Cu(NH3)4]SO4
中心离子
配体
配位数
离子(外界)
配离子(内界)
01
配合物
配合物[Cu(NH3)4]SO4的组成如图所示：
配合物
组成
[Cu(NH3)4]SO4
中心离子
配体
配位数
离子(外界)
配离子(内界)
③配位数：
直接与中心原子形成的 的数目。如[Fe(CN)6]4－中Fe2＋的配位数为 。
配位键
6
01
配合物
配合物的形成对性质的影响
一些难溶于水的金属氢氧化物、氯化物、溴化物、碘化物、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。
蓝色沉淀溶解
示例：Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－
加入氨水
对溶解性的影响
01
配合物
当简单离子形成配离子时，其性质往往有很大差异。颜色发生变化就是一种常见的现象，根据颜色的变化就可以判断是否有配离子生成。
示例：Fe3＋与SCN－形成硫氰化铁配离子，其溶液显红色
FeCl3溶液
加入KSCN溶液
配合物的形成对性质的影响
颜色的改变
01
配合物
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。
配合物的形成对性质的影响
稳定性增强
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。
01
配合物
1893年，瑞士化学家维尔纳总结了前人(法国化学家塔萨厄尔)的理论，首次提出了现代的配位键、配位数和配位化合物结构等一系列基本概念，成功解释了很多配合物的电导性质、异构现象及磁性。自此，配位化学才有了本质上的发展。维尔纳也被称为“配位化学之父”，并因此获得了 1913 年的诺贝尔化学奖。
配位化学之父
维尔纳·冯·西门子
(Ernst Werner von Siemens)
课堂总结
02
课堂总结
配合物
成键特征
配位键
概念
配合物的制备
概念
表示方法
形成条件
组成
配合物的形成对性质的影响
配合物与超分子
课堂练习
03
课堂练习
1．下列化合物中同时含有离子键、共价键、配位键的是
A．Na2O2
B．KOH
C．NH4NO3
D．H2O
【答案】C
【详解】A项，Na2O2中含离子键和非极性共价键；B项，KOH中含离子键和极性共价键；C项，NH4NO3中含离子键、配位键和极性共价键；D项，H2O中含极性共价键。
03
课堂练习
2．碳铂(结构简式如图)是一种广谱抗癌药物。下列关于碳铂的说法错误的是
A．中心原子的配位数为4
B．sp3和sp2杂化的碳原子数之比为2:1
C．分子中σ键与π键的数目之比为10:1
D．分子中含有极性键、非极性键和配位键
03
课堂练习
【答案】C
【详解】A．根据碳铂的结构简式，中心原子铂周围形成了4个配位键，其配位数为4，A正确；
B．分子中碳氧双键所在的碳原子为sp2杂化，其余4个碳原子为sp3杂化，则sp3和sp2杂化的碳原子数之比为2:1，B正确；
C．根据碳铂的结构简式，结合双键为一个σ键与一个π键，单键为σ键，故分子中，6个C-H、6个C-C、2个C-O、2个Pt-O、2个Pt-N、6个N-H，以及2个碳氧双键中含有的2个σ键，总共26个σ键，只有碳氧双键中含有2个π键，则分子中σ键与π键的数目之比为26:2=13:1，C错误；
D．分子中含有的C-H、C-O、N-H之间为极性键，C-C之间为非极性键，Pt-O、Pt-N之间为配位键，D正确；
故选C。
03
课堂练习
3．下列物质中属于含有配位键的碱的是
A． B．
C． D．
03
课堂练习
03
课堂练习
4. 0.01 mol氯化铬(CrCl3·6H2O)在水溶液中用过量的AgNO3处理，产生0.01 mol 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
C
03
课堂练习
5. 某物质的结构如图所示：
下列有关该物质的分析中正确的是( )
A.该物质分子中不存在σ键
B.该物质的分子内只存在共价键和配位键两种作用力
C.该物质是一种配合物，其中Ni原子为中心原子
D.该物质的分子中C、N、O原子均存在孤电子对
C
03
课堂练习
6．一种新型补血药剂的结构如下图所示：其中X、Y、Z、W、L是原子序数依次增大的短周期主族元素，Y、Z、W相邻，X与L同主族，基态M3+中未成对电子数等于5。下列说法正确的是
A．X与Z形成的化合物不可能含非极性共价键
B．Y、Z、W、L的原子半径排序：L>W>Z>Y
C．M3+的配位数为6
D．简单气态氢化物键角：WX2>ZX3
03
课堂练习
【答案】C
【分析】由基态M3+中未成对电子数等于5可知，M3+为Fe3+，由结构图可知，L为Na，由X与L同主族知，X为H，Y能形成4个共价键，W能形成2个共价键，故Y为C，W为O，Y、Z、W相邻，则Z为N，据此回答。
【详解】A．X与Z形成的化合物中H2N-NH2中含有非极性共价键，A错误；
B．Y、Z、W、L的原子半径排序：L>Y>Z>W，B错误；
C．由图知，M3+的配位数为6，C正确；
D．W、Z与X形成的简单气态氢化物分别为H2O、NH3均为sp3杂化，但是H2O含有两个孤电子对，而NH3只含1个孤电子对，孤电子对数越多，孤电子对与成键电子对之间的排斥力越大，故键角：ZX3>WX2，D错误；
故选C。
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