资源简介 (共33张PPT)课时1配合物第四节 配合物与超分子01学习目标CONTENT配位键02配合物03配合物的应用实验证明,氨分子能H+结合生成NH4+其反应式可用下列式子表示: NH3+H+=NH4+,那么NH3 是怎样与H+结合的呢?这种结合力与离子键、共价键有何异同?1s有空轨道 氨分子有孤对电子(一)配位键1、定义:成键原子或离子一方提供空轨道,另一方提供孤电子对而形成的,这类“电子对给予一接受”键被称为配位键。提供空轨道的原子或离子称为中心原子或离子,提供孤电子对的原子对应的分子或离子称为配体或配位体。2、形成条件中心原子或离子要有空轨道,配体中的原子要有孤电子对。说明:(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。如 分子中中心原子分别有1、2、3个孤电子对。含有孤电子对的微粒有哪些呢?(2)含有空轨道的微粒:可以是阳离子或原子。你能想到哪些?如:H+ Fe、Ni、Fe3+、Cu2+、Al3+ 、Zn2+、Ag+、Co3+、Cr3+等。过渡金属离子原子为主。无水硫酸铜是白色的,但五水硫酸铜晶体确实蓝色的,为什么?CuSO4溶液、CuCl2溶液、CuBr2溶液Cu2+呈天蓝色吗?;SO42-、Cl—、Br—、Na+、K+没有颜色[Cu(H2O)4]2+配位键的表示方法(电子对给体)A→B(电子对接受体)或A—B例如:H3O+的电子式为结构式为:[Cu(H2O)4]2+的结构式为:说明(1)配位键实质上是一种特殊的共价键,孤电子对是由成键原子一方提供,另一原子只提供空轨道;而普通共价键中的共用电子对是由两个成键原子共同提供的(2)与普通共价键相似,配位键具有饱和性和方向性。(3)与普通共价键一样,配位键可以存在于分子中[如Ni(CO)4],也可以存在于离子中(如NH4+)。(4)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,如中的4个N-H(键能、键长和键角)完全相同,故其结构式也可表示为NH4+的空间结构是正四面体形(5)配位键一般是共价单键,属于σ键。(二)配位化合物(简称配合物)——自学概念1、定义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)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物,简称配合物。如氢氧化二氨合银{[Ag(NH3)2]OH}、硫酸四氨合铜[Cu(NH3)4]SO4}等2、组成配合物由中心离子或原子(提供空轨道)和配体(提供孤电子对)组成,分内界和外界。以[Cu(NH3)4]SO4为例:(1)中心原子(离子):提供空轨道,接受孤电子对。(2)配体:提供孤电子对的离子或分子(3)配位数:直接同中心原子(离子)配位的分子或离子的数目叫中心原子(离子)的配位数。如[Fe(CN)6]3—中Fe3+的配位数为6。配位数的多少和中心的电荷、半径及配体的电荷、半径有关。 (宋天佑P.365)(4)内界和外界:配合物分为内界和外界,其中配离子称为内界,与内界发生电性匹配的离子称为外界,外界和内界以离子键相结合。(5)配离子的电荷数:配离子的电荷数等于中心原子或离子与配体总电荷的代数和。如[Co(NH3)5Cl]n+中,中心离子为Co3+,n=2说明:①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—,而内界微粒很难电离(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。②有些配合物没有外界,如Ni(CO)4就无外界(1)[Cu(NH3)4](OH)2实验现象 反应原理 3、常见的配合物及其制取实验操作 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](OH)2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实验3-3实验证明,无论在得到的深蓝色透明溶液中,还是在析出的深蓝色的晶体中,深蓝色都是由于存在 [Cu(NH3)4]2+,它是Cu2+的另一种常见配离子,中心离子仍然是Cu2+,而配体是NH3,配位数为4。实验3-3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利用硫氰化铁配离子等颜色,可用于鉴别溶液中存在Fe3+;Fe3++nSCN- = [Fe(SCN)n]3-nn = 1-6,随SCN-的浓度而异配位数可为1—6实验3-4实验操作 向盛有少量0.1moI/ 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1molL氨水,振荡,观察实验现象。实验现象实验原理AgCl+2NH3=== [Ag(NH3)2]ClAg++Cl-===AgCl↓先产生白色沉淀,滴加氨水后白色沉淀溶解实验3-54、配合物的形成对性质的影响(1)对溶解性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。如Cu(OH)2+4NH3=[Cu(NH3)4]2++2OH—(2)颜色的改变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。如Fe3+与SCN—形成硫氰化铁配离子,其溶液显红色。(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。例如,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(1) 在生命体中的应用(2)在医药中的应用叶绿素血红素抗癌药物酶维生素B12钴配合物含锌的配合物含锌酶有80多种Fe2+的配合物Mg2+的配合物(3) 配合物与生物固氮固氮酶(4)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]配合物的应用神奇的超分子,借分子间作用力形成复杂的组织结构 氢键是最强的分子间相互作用,很多分子可以通过氢键相互结合,形成具有固定组成的一个分子簇,这就是所谓的超分子。核酸的双螺旋结构是靠氢键来保持的二、超分子(一)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(二)存在形式超分子定义中的分子是广义的,包括离子。(三)形成方式说法很纷繁,有人将其概括为非共价键,有人则将其限于分子间作用力。有的是有限的 有的是无限伸展的超分子这种分子聚集体,有的是有限的,有的是无限伸展的。(四)超分子大小(五)超分子特征1、分子识别2、自组装认识“杯酚”超分子重要特征及其应用——分子识别:a. 分离 C60 和 C70C60C70这个例子反映出来的超分子的特性被称为“分子识别”。超分子15-冠-5 12-冠-4C 原子:2×5 = 10 O 原子:510 + 5 = 15b. 冠醚识别碱金属离子重要特征及其应用——分子识别:超分子冠醚环的大小与金属离子匹配,才能识别4. 重要特征及其应用——分子识别:冠醚 冠醚空腔直径/pm 适合的粒子(直径/pm)12-冠-4 15-冠-5 18-冠-6 21-冠-7 120~150 170~220 260~320 340~430 Li+(152) Na+(204) K+(276) Rb+(304) Cs+(334) 例如:冠醚识别钾离子超分子“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。4. 重要特征及其应用——分子识别:超分子4. 重要特征及其应用——超分子组装:自组装超分子组装的过程称为分子自组装(Molecular self-assembly),自组装过程(Self-organization)是使超分子产生高度有序的过程。细胞外部磷脂分子双分子层细胞质疏水端亲水端亲水端超分子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。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?【思考与讨论】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 展开更多...... 收起↑ 资源预览