资源简介

(共39张PPT)
专题4 分子空间结构与物质性质
第二单元　配合物的形成和应用
配位键
1.配位键的形成条件
(1)成键原子一方能提供孤电子对。能提供孤电子对的分子有NH3、H2O、CO等，离子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等。
(2)成键原子另一方能提供空轨道。如H＋、Al3＋、B及过渡金属的原子或离子。
(3)配位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。
2.配位键的表示方法
(1)表示方法
配位键可以用A→B来表示，其中A是提供孤电子对的分子或离子，叫作配位体；B是接受孤电子对的原子或金属离子。
3.配位键的稳定性
(1)电子对给予体形成配位键的能力：NH3＞H2O。
(2)接受体形成配位键的能力：H＋＞过渡金属＞主族金属。
(3)配位键越强，形成的物质越稳定。
如Cu2＋←OH－＜Cu2＋←NH3＜H＋←NH3。
配位化合物
1.配合物的形成
(1)概念
由提供孤电子对的分子或离子(称为配位体)与接受孤电子对的原子或离子(称为中心原子)以配位键结合形成的化合物。
(2)组成：以[Zn(NH3)4]SO4为例
①内界和外界
中心原子与配位体以配位键结合，形成配合物的内界。配合物的内界可以是离子，也可以是分子。
与配合物内界结合的离子，称为配合物的外界。
②中心原子和配位体
中心原子是指提供空轨道的原子或离子，配位体是指提供孤电子对的分子或离子。
③配位原子和配位数
配位原子是指配位体中提供孤电子对的原子，配位数是指直接同中心原子(或离子)配位的原子数目。
(3)形成条件
①配位体有孤电子对，如中性分子H2O、NH3、CO等；离子有F－、Cl－、CN－等。
②中心原子有空轨道，如Fe3＋、Cu2＋、Ag＋、Zn2＋等。
2.配合物的结构特点
(1)配合物整体(包括内界和外界)显电中性，外界离子所带电荷总数等于配离子的电荷数。如K3[Fe(CN)6]，外界总电荷数为＋3，内界为－3，又知CN－为－1价，则中心原子Fe为＋3价。
(2)一个中心原子可同时结合多种配位体。如[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O，配位体是H2O和Cl－，配位数为6。
(3)配合物的内界不仅可为阳离子、阴离子，还可以是中性分子。如K3[Fe(CN)6]的内界为[Fe(CN)6]3－，Fe(CO)5为电中性，没有外界。
(4)对于具有内、外界的配合物，中心原子和配位体通过配位键结合，一般很难发生解离；内、外界之间以离子键结合，在水溶液中较易电离。
可以通过实验确定有些配合物的内界和外界，如[Co(NH3)5Cl]Cl2，由于外界的Cl－易电离，可以通过实验测定外界含有的Cl－个数，从而确定配合物的化学式。
(5)配位键是一种特殊的共价键，配位键形成后，与一般共价键无异。
3.配合物的性质
(1)由内界和外界构成的配合物在水中是完全电离的。
(2)配合物的内界具有一定的稳定性，配位键越强，配合物越稳定。
(3)当作为中心原子的离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。
超分子
1.概念：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。
超分子定义中的分子是广义的，包括离子。
2.超分子的实例
(1)分离C60和C70
(2)冠醚识别碱金属离子
冠醚是皇冠状的分子，可有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子。
(3)超分子的两个重要特征——分子识别、自组装。
配位键与极性键或非极性键的区别与联系
比较 共价键类型
非极性键 极性键 配位键
本质 相邻原子间的共用电子对(原子轨道重叠)与原子核间的静电作用
表示方法 H—H H—Cl
比较 共价键类型
非极性键 极性键 配位键
成键条件(元素种类) 成键原子得、失电子能力相同(同种元素) 成键原子得、失电子能力差别较小(不同元素) 成键原子一方有孤电子对(配位体)，另一方有空轨道(中心原子)
特征 有方向性、饱和性
(2025·河北沧州盐山中学高二期中)下列说法正确的是(　　)
A.CO2、SiCl4、BF3分子中所有原子最外层电子都满足了8e－稳定结构
B.P4和CH4都是正四面体形且键角都为109°28'
C.配合物[Cu(H2O)4]SO4中，中心原子是Cu2＋，配位体是H2O，配位数是4
D.原子间通过共价键而形成的晶体一定具有高的熔点、沸点及硬度
C
BF3分子中，B原子最外层为6个电子，不满足8电子稳定结构，A错误；P4为正四面体结构，四个磷原子位于正四面体的四个顶点上，白磷分子的键角为60°，B错误；配合物[Cu(H2O)4]SO4中，中心原子是Cu2＋，配位体是H2O，配位数是4，C正确；原子间通过共价键而形成的晶体可能为分子晶体，也可能为共价晶体，若为分子晶体，熔、沸点较低，硬度不大，D错误。
超分子
超分子是由分子或离子通过范德华力、氢键以及静电作用等结合力的作用而形成的，同时具有很多特殊的性质特征，比如超分子的自动识别与自组装的特征。
(2025·山东师范大学附中高二期中改编)对于超分子聚合物和材料的组装而言，B—N配位键的动态性质和易于调节的特性起着重要作用，某种超分子的结构如图。已知：Me—为甲基。
下列叙述错误的是(　　)
A.该超分子中基态原子未成对电子数最多的是N
B.该超分子中涉及的元素均为p区元素
C.超分子具有分子识别和自组装的特征
D.该超分子中B原子的杂化方式为sp3
B
该超分子涉及的元素有H、B、C、N、
O、F，其基态原子未成对电子数分别为1、1、
2、3、2、1，故该超分子中基态原子未成对电
子数最多的是N，A正确；H元素属于元素周期
表s区元素，B错误；超分子是由两种或两种以
上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集
体，具有分子识别和自组装的特征，C正确；由
题干中该超分子的结构可知，该超分子中B原子周围形成了4个共价键，即其价电子对数为4，故其杂化方式为sp3，D正确。
“两大理论”与微粒空间结构
1.分子空间结构与杂化轨道理论
(1)当原子成键时，原子的价电子轨道相互混杂，形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。杂化轨道数不同，轨道间的夹角不同，形成分子的立体构型不同。
(2)杂化轨道的三种类型
杂化类型 杂化轨道数目 杂化轨道夹角 空间结构 实例
sp 2 180° 直线形 BeCl2
sp2 3 120° 平面三角形 BF3
sp3 4 109°28' 正四面体形 CH4
2.分子空间结构与价层电子对互斥模型
价层电子对互斥模型指的是价电子对分布的几何构型，而分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构，不包括孤电子对。
(1)当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致。
(2)当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致。
电子对数 成键对数 孤电子对数 价电子对分布的几何构型 分子空间结构 实例
2 2 0 直线形 直线形 BeCl2
3 3 0 平面
三角形 平面三角形 BF3
2 1 V形 SO2
4 4 0 四面体 正四面体形 CH4
3 1 三角锥形 NH3
2 2 V形 H2O
D
配位化合物很常见，回答下列问题。
(1)工业上冶炼铝不用氯化铝，原因之一是氯化铝易升华，其双聚物Al2Cl6的结构如下图所示。1 mol该分子含　　　　个配位键，该分子　　　　(填“是”或“不是”)平面形分子。
2NA　不是　
由于铝最外层有3个电子，氯最外层有7个电子，根据共价键的饱和性，氯只能形成1个共价键，铝可以形成3个共价键，这样氯原子达到8电子结构，而铝最外层
只有6个电子，所以氯原子与铝原子之间能形成配位键，Al2Cl6的结构为
或 ，所以1 mol该分子中含2NA个配位键；由于Al的价电子对数为
4，发生sp3杂化，所以该分子不是平面形分子。
(2)叶绿素是以镁离子为中心的卟啉配合物，其结构如下图。
①Mg2＋与N原子形成的化学键为配位键的是　　　(填“a”或“b”)。
b
镁离子周围有4个氮原子，但是其中有2个氮原子已形成了3个共价键，达到了8电子结构，可作为配位体，另外2个氮原子只形成2个共价键，所以需要和镁离子形成共价键以达到8电子结构，即a为正常共价键，b为配位键。
②叶绿素分子中C原子的杂化轨道类型有　　　　。
sp3、sp2
叶绿素中的碳原子价电子对数有2种：4和3，所以杂化方式有sp3和sp2杂化。
(3)已知[Cu(NH3)4]SO4中[Cu(NH3)4]2＋具有对称的空间结构，且当两个NH3被两个Cl－取代时，能得到两种不同结构的产物，则[Cu(NH3)4]2＋的空间结构为　　　(填字母)。
a.平面正方形　　　　　　 b.正四面体形
c.三角锥形 d.V形
已知在[Cu(NH3)4]SO4溶液中加入少量NiSO4，会立即生成[Ni(NH3)6]SO4，由此可知Ni2＋与NH3之间形成的化学键的键能　　　　(填“大于”或“小于”)Cu2＋与NH3之间形成的化学键的键能。
a　大于
[Cu(NH3)4]2＋具有对称的空间结构，则该粒子为正四面体形结构或平面正方形结构，平面正方形结构有两种不同的二氯代物，正四面体形结构有一种二氯代物，[Cu(NH3)4]2＋中的2个NH3被Cl－取代，能得到2种不同结构的产物，则[Cu(NH3)4]2＋的空间结构为平面正方形，故选a。由[Cu(NH3)4]SO4立即转化为[Ni(NH3)6]SO4，可得Ni2＋与NH3之间形成的化学键更稳定。
(1)形成配位键的配位体，其原子应该已达到8电子结构，如果还未达到8电子结构，则应该形成正常共价键。
(2)不同的配位体和同一中心离子之间形成的配位键强弱不同，一般而言；过渡金属形成的配位键比主族金属形成的配位键稳定。

展开更多......

收起↑