资源简介

(共58张PPT)
第四节 配合物与超分子
第三章 晶体结构和性质
第一课时
配合物
无水CuSO4固体是白色的，但CuSO4水溶液和CuSO4·5H2O晶体却是蓝色的，为什么呢？
CuSO4 固体 CuSO4溶液 CuSO4·5H2O晶体
思考
实验3-2：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。
P95
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
课本95页【实验 3-2】
取下表中的少量固体溶于足量的水中，观察实现现象并填写表格
课本95页【实验 3-2】
固体颜色 CuSO4 白色 CuCl2 绿色 CuBr2 深褐色 K2SO4 白色 NaCl 白色 KBr
白色
溶液颜色
无色离子 什么离子呈天蓝色 天蓝色
天蓝色
天蓝色
无色
无色
无色
SO42－
Na+
Cl－
K+
Br－
Cu2+ ？
[Cu(H2O)4]2+
四水合铜离子
思考：Cu2+与H2O结合形成[Cu(H2O)4]2+显蓝色，它们是怎么结合的？
Cu2+ 在水溶液中常显蓝色
实验探究
Cu2+与H2O间是通过什么化学键形成[Cu(H2O)4]2+呢？
激发杂化
H2O
H2O
H2O
H2O
配位键
孤电子对
29Cu
[Ar]3d104s1
失去2e-
29Cu2+
[Ar]3d9
价层电子排布图
配位键
由一个原子单方面提供孤电子对，而另一个原子提供空轨道而形成的化学键，这类“电子对给予—接受”键被称为配位键。
O
H
H
孤电子对
Cu2+
具有空轨道
Cu2+
OH2
H2O
H2O
H2O
配位键
配位键是一种特殊的共价键，同样具有饱和性和方向性。
一般来说，多数过渡金属的原子或离子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。
形成条件
一方有能提供
孤电子对的原子
一方有能提供
空轨道的原子
1、
称为电子给予体
称为电子接受体
配位键
如分子有NH3、H2O、HF、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Fe、Ni、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Co3+、Cr3+等。
[2-配位键特征]
配位键是特殊的共价键，配位键具有饱和性和方向性。
一般来说，多数过渡金属的原子或离子形成配位键的数目是基本不变的。锌4-6 铁6 钴6 铜4 银2 铝4、6 铂二价4 四价6
[3-表示方法]
（A提供孤电子对）A→B（B提供空轨道）或 A—B
读法：A合B离子
配位键的方向性决定了其所形成的化合物具有一定的空间结构。
NH4＋
H
N
H
H
H
[ ]
+
四个 N－H 键性质完全相同
依据反应 NH3 +H+ =NH4+ ，讨论NH3是如何与H＋形成NH4＋的？
铵根离子的形成过程
提供
孤电子对
空轨道接受孤电子对
电子对
给予体
电子对
接受体
电子对
给予—接受
配位键
(1)相同原子间形成的配位键与它们之间形成的共价单键相同，如
故其结构式也可表示为
NH4+的空间结构是正四面体形
(2)配位键一般是共价单键，属于σ键。
说明
中的4个N-H(键能、键长和键角)完全相同，
【思 考】依据电子式，讨论H2O与H＋是如何形成H3O＋的？
空的1s轨道
孤电子对
··
O
··
×H
H×
·
·
H+
+
··
O
··
×H
H×
·
·
H
[ ]
+
H
N
H
H
H
[ ]
+
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
二、配合物
2.配位化合物：
（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。
配位化合物一定含有配位键
但含有配位键的化合物不一定是配位化合物
例如：CO、NH4+、H3O+、SO42-、P2O5
中心离子形成配合物后性质不同于原来的金属离子，具有新的化学特性。
= [Cu(H2O)4]2+
2、配位化合物：
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 。
内界微粒很难电离(电离程度很小)，因此，配合物[Co(NH3)5C1]Cl2内界中的C1—不能被Ag+沉淀，只有外界的C1—才能与AgNO3溶液反应产生沉淀。
配合物在水溶液中电离成内界和外界两部分，
如 [Co(NH3)5Cl]Cl2 = [Co(NH3)5C1]2+ + 2C1—,
注意：
练一练
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
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。
配合物的命名
①配离子（从后向前，配位数→配体→合→中心原子或中心离子→化合物）
②配合物→类似于酸、碱、盐
[Cu(NH3)4] SO4
K3[Fe(CN)6]
[Ag(NH3)2]OH
K[Pt(NH3)Cl3]
练习：
六氰合铁（Ⅲ）酸钾
氢氧化二氨合银（Ⅰ）
三氯一氨合铂（Ⅱ）酸钾
硫酸四氨合铜（Ⅱ）
(1)中心原子(离子)：提供空轨道的金属离子或原子。一般是过渡金属，必须有空轨道。
(2)配位体：含有孤电子对的分子或离子，如 NH3 H2O CO Cl- SCN- CN-
(3)配位原子：配位体中具有孤电子对的原子N O P S，一般是ⅤA Ⅵ A ⅦA的非金属原子
(4)配位数：直接同中心原子配位的分子或原子数目，一般是2、4、6、8
(5)配离子的电荷：等于中心离子和配体总电荷的代数和，如[Fe(SCN)6]3-
二、配合物：
多个原子有孤电子对，一般电负性小的提供
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
【思考与讨论】
[Fe(CN)6]3－
K＋
Fe3＋
CN－
6
[Co(NH3)5Cl]2＋
Cl－
Co3＋
NH3、Cl－
6
4
无
Ni
CO
Ni(CO)4
六氰合铁酸钾
四羰基镍
配合物结构小结：
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。
1.有些配合物没有外界；如 Ni(CO)4 、Fe(CO)5
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　　　　　。
2.下列配合物或配离子的配位数是6的是
A.K2[Co(SCN)4] B.[Fe(CN)5(CO)]3－
C.[Zn(CN)4]2－ D.Na[Al(OH)4]
B
同步练习
3．关于配合物[Zn(NH3)4]Cl2的说法正确的是(　 　)
A．配位数为6
B．配体为NH3和Cl－
C．[Zn(NH3)4]2＋为内界
D．Zn2＋和NH3以离子键结合
同步练习
C
4.下列不属于配位化合物的是（ ）
六氟合铝(Ⅲ)酸钠：
氢氧化二氨合银(Ⅰ)：
C．六氟合铁(Ⅲ)酸钾：
D．十二水硫酸铝钾：
E. 六氰合铁(Ⅱ)酸钾: K4[Fe(CN)6]
F. 光卤石：KCl·MgCl ·6H2O
D F
同步练习
3.常见配合物及其制取
（1）[Cu(H2O)4]2+
天蓝色
胆矾CuSO4·5H2O可写[Cu(H2O)4]SO4·H2O
实验
CuSO4溶液
Cu 2＋与H2O结合稳定吗？
Cu 2＋只与H2O结合形成配位键吗？
氨水溶液
（2）[Cu(NH3)4](OH)2
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。
四氨合铜离子
[实验3-3]
[实验3-3]
实验操作 实验现象 实验原理
向盛有4mL 0.1mol/L CuSO4溶液的试管里滴加几滴 1 mol/L 氨水
继续添加氨水并振荡试管
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
形成难溶物
Cu2+ + 2NH3·H2O = Cu(OH)2↓+2NH4+
难溶物溶解，得到
深蓝色的透明溶液
Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4]+2OH-
析出深蓝色晶体
深蓝色晶体为[Cu(NH3)4]SO4·H2O，说明
该配合物在乙醇中的溶解度小于在水中
的溶解度
[Cu(NH3)4]2＋＋ SO42- ＋H2O ==[Cu(NH3)4]SO4·H2O↓
乙醇
在试管内壁产生微小的玻璃微晶充当晶核，加速结晶
溶剂极性：乙醇 < 水
[Cu(NH3)4](OH)2在溶液中能完全电离而显强碱性
分析
Cu2+ +4H2O [Cu(H2O)4]2+
+
4NH3
[Cu(NH3)4]2+
平衡向左移动
<
稳定性:
H2O、NH3同为中性分子，但电负性N中心离子：Cu2+
配位数：4
练一练
3.向盛有硫酸铜溶液的试管里加入氨水，首先形成难溶物，继续添加氨水，难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液。下列对此现象的说法中，正确的是
A. 反应后溶液中没有沉淀，所以反应前后 Cu2 ＋ 浓度不变
B. 沉淀溶解后，将生成深蓝色的配离子[Cu(NH3)4]2＋
C. 在 [Cu(NH3)4]2＋ 中，Cu2+ 给出孤对电子，NH3 提供空轨道
D. 向反应后的溶液加入乙醇，溶液没有发生任何变化，因为
[Cu(NH3)4]2＋ 不与乙醇发生反应。
B
回想一下，如何检验Fe3+
思考：Fe3+与SCN-如何反应？
2、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
2、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
2、配合物
[实验3-4]
(2) K3Fe(SCN)6的形成
回顾：如何检验Fe3+？
实验操作 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。
实验现象
实验原理
溶液变为红色
Fe3++nSCN- = [Fe(SCN)n]3-n
n = 1-6，随SCN-的浓度大小而异
配位数为1-6
利用硫氰化铁配离子等颜色，可用于鉴别溶液中存在Fe3+；
又由于硫氰化铁配离子的颜色极似血液，常被用于电影特技和魔术
探究
实验步骤 实验现象 解释
（1）向盛有0.1mol/L FeCl3溶液的试管中滴加2滴硫氰化钾溶液
（2）向盛有0.1mol/L K3[Fe(CN)6]溶液的试管中滴加2滴硫氰化钾溶液
溶液呈红色
FeCl3
KSCN溶液
Fe3+ + n SCN- [Fe(SCN)n]3－n
(n=1～6，随 c(SCN-) 大小而异)
无明显变化
CN-的配位能力强于SCN-，[Fe(CN)6]3-很稳定，转化为硫氰化铁的平衡正向移动的趋势很小
配位键的强度有大有小，有的配合物很稳定，有的配合物很不稳定
练一练
向黄色的三氯化铁溶液中加入无色的KSCN溶液，溶液变成血红色。该反应在有的教材中用方程式：FeCl3＋3KSCN＝Fe(SCN)3＋3KCl表示。经研究表明，Fe(SCN)3是配合物，Fe3＋与SCN－不仅能以1∶3的个数比配合，还可以其他个数比配合。
若Fe3＋与SCN－以个数比1∶5配合，则FeCl3与KSCN在水溶液中发生反应的化学方程式可以表示为
_____________________________________。
FeCl3＋5KSCN＝K2[Fe(SCN)5]＋3KCl
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
2、配合物
[实验3-5]
（3）银氨离子[Ag(NH3)2]+的形成
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
2、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
2、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
2、配合物
配合物的性质
①配位键的强度有大有小，因而有的配合物很稳定，有的很不稳定。配位键越强，配合物越稳定。
②许多过渡金属离子对多种配体具有很强的结合力，因而，过渡金属配合物远比主族金属配合物多。
③配合物形成时，性质会发生改变
A、颜色的改变，如Fe(SCN)3的形成；
B、溶解度的改变，如AgCl→[Ag(NH3)2]＋
C、稳定性增强
C、稳定性增强
如，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。
思考﹒ 运用
配位化学创始人维尔纳发现，取CoCl3·6NH3(黄色)、CoCl3·5NH3(紫红色)、CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)四种化合物各1 mol，分别溶于水，加入足量硝酸银溶液，立即产生氯化银，沉淀的量分别为3 mol、2 mol、1 mol和1 mol。以强碱处理均无NH3放出。
① 请根据实验事实用配合物的形式写出化学式。
CoCl3·6NH3：______________。
CoCl3·5NH3：________________。
CoCl3·4NH3(绿色和紫色)：________________。
② 后两种物质组成相同而颜色，其关系是互为____________。
③ 上述配合物中，中心离子的配位数都是____。
同分异构体
6
科学史话
19世纪末期，德国化学家发现一系列令人难以回答的问题，氯化钴跟氨结合，会生成颜色各异、化学性质不同的物质。
为了解释上述情况，化学家曾提出各种假说，但都未能成功。
直到1893年，瑞士化学家维尔纳（A．Werner）在总结前人研究的基础上，首次提出了配合物等概念，并成功解释了很多配合物的性质 ，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。
CoCl3·6NH3
CoCl3·5NH3
配合物趣史
一、配合物
4.配位化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
一、配合物
4.配位化合物的形成对性质的影响：
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
颜色的改变
一、配合物
4.配位化合物的形成对性质的影响：
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。许多过渡金属元素的离子对多种配体具有很强对结合力，因而，过渡金属配合物远比主族金属配合物多。
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。
一、配合物
（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]
5.配合物的应用
配合物的应用
A、KSCN的应用
检验Fe3+的存在；溶液常被用于电影特技和魔术表演。
B、[Ag(NH3)2]OH（银氨溶液）
可用于检验醛基（-CHO）的存在
C、判断离子共存
由于配位离子很难电离，所以形成配位键的两离子一般不能大量共存。 如Fe3+和SCN-不能大量共存
板书
配合物
定义：通常把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称为配位化合物，简称～。
组成
电离：[Cu(H2O)4]SO4= [Cu(H2O)4]2+ + SO42-
制备
性质
配位键越强，配合物越稳定。
配合物形成时，
性质会发生改变
颜色的改变，如Fe(SCN)3的形成；
溶解度的改变，如AgCl→[Ag(NH3)2]＋
稳定性增强
应用
KSCN溶液检验Fe3+
[Ag(NH3)2]OH（银氨溶液）检验醛基（-CHO）
判断离子共存：如Fe3+和SCN-不能大量共存
随堂练习
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
C
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
C
随堂练习
3．下列物质中属于含有配位键的碱的是
A． B．
C． D．
A
D
5、下列化合物属于配合物的是( )
A.Cu2(OH)2SO4 B.NH4Cl
C.[Zn(NH3)4]SO4 D.KAl(SO4)2
C
6、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
C
7、某物质A的实验式为CoCl3·4NH3，1 mol A中加入足量的AgNO3溶液中能生成1 mol白色沉淀，以强碱处理并没有NH3放出，则关于此化合物的说法中正确的是( )
A.Co3＋只与NH3形成配位键
B.配合物配位数为3
C.该配合物可能是平面正方形结构
D.此配合物可写成[Co(NH3)4 Cl2] Cl
D
8、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
氢键

展开更多......

收起↑