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(共25张PPT)
3.4.2超分子
新人教版 选择性必修2
物质结构与性质
学习目标
2.了解超分子的结构特点与性质。
1.认识超分子的概念。
1. 定义
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。
特别提醒：(1)定义中的分子是广义的，包括离子；
(2)超分子有的是有限的，有的是无限伸展的。
2. 重要特征
分子识别和自组装
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二、 超分子
3.实例
(1)“杯酚”分离C60和C70：
C70
C60
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二、 超分子
3.实例
(2)冠醚识别碱金属离子：
冠醚环的大小与金属离子匹配，才能识别
冠醚识别 K+
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二、 超分子
冠醚是皇冠状的分子，有不同大小的空穴，能与正离子，尤其是碱金属离子络合，并随环的大小不同而与不同的金属离子络合，利用此性质可以识别碱金属离子。
18-冠-6
15-冠-5
12-冠-4
C 原子：8
O 原子：4
C 原子：10
O 原子：5
C 原子：12
O 原子：6
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二、 超分子
冠醚，是分子中含有多个-氧-亚甲基-结构单元的大环多醚。冠醚的空穴结构对离子有选择作用，不同冠醚的空腔尺寸不同，与不同的阳离子相匹配(配位作用)，从而实现选择性结合(识别不同大小的碱金属离子)，在有机反应中可作催化剂。
冠醚 冠醚空腔直径/pm 合适的粒子(直径/pm)
12-冠-4 120～150 Li+(152)
15-冠-5 170～220 Na+(204)
18-冠-6 260～320 K+(276)Rb+(304)
21-冠-7 340～430 Cs+(334)
冠醚中，C原子是环的骨架，稳定了整个冠醚，O原子吸引阳离子，冠醚与碱金属离子之间的配位键属于共价键，冠醚与碱金属离子形成配合物得到的晶体里存在着阴离子，这类晶体属于离子晶体。
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二、 超分子
3.实例
(3)细胞和细胞器的双分子膜的自组装
极性基团(亲水)
非极性基团(疏水)
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二、 超分子
表面活性剂从分子结构上说，也叫两亲分子——亲水性和亲脂性，分子的一端有极性，称为亲水基团，另一端没有或几乎没有极性，称为疏水基团。
这些分子之所以被称为表面活性剂，是由于它们会分散在水的液体表面形成一层疏水基团朝向空气的单分子层，又称单分子膜，从而大大降低水的表面张力。高浓度时，剩余的表面活性剂在溶液中形成胶束。
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二、 超分子
基因组中，遗传信息存储在DNA序列中，该遗传信息的传递由互补的含氮碱基序列的存在而得到保证。细胞可以通过称为DNA复制的过程简单地复制遗传信息，是生物体发育和正常运作必不可少的生物大分子。
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二、 超分子
DNA双螺旋的两条分子链是通过什么作用力结合的？
A与T通过2个氢键配对，G与C通过3个氢键配对，DNA的双螺旋结构碱基对是通过氢键相互识别并结合的。
超分子：由两种或两种以上的分子(或离子)通过分子间相互作用形成的分子聚集体。
分子间相互作用：通过非共价键结合，包括氢键、静电作用、疏水作用以及一些分子与金属离子形成的弱配位键等。
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二、 超分子
4、应用
①作有机反应中的催化剂：由于冠醚与金属阳离子的作用，可以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引发化学家进一步关注分子之间通过空间结构和作用力的协同所产生的某种选择性，从而实现分子识别、分子组装，促进了超分子化学研究的发展。
③通过对超分子化学的研究，人们可以模拟生物系统，在分子水平上进行分子设计，有序组装甚至复制出一些新型的分子材料，如具有分子识别能力的高效专业的新型催化剂，有效的新型药物，集成度高、体积小、功能强的分子器件(分子导线、分子开关、分子信息存储元件等)，生物传感器以及很多具有光、电、磁、声、热等特性的功能材料等。
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二、 超分子
1、正误判断
（1）配位键是一种很特殊的共价键。
（4）细胞和细胞器的双分子膜、DNA分子都属于超分子。
（2）有配位键的化合物一定是配位化合物。
（3）配合物与人类的生产生活和科学技术联系密切。
√
×
√
√
课堂练习
2.下列关于超分子的说法不正确的是
A.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
B.超分子都是无限伸展的
C.冠醚可以识别碱金属离子
D.细胞和细胞器的双分子膜具有自组装特征
√
课堂练习
3.我国科学家制得了SiO2超分子纳米管，结构如图所示。下列叙述正确的是
A.SiO2与干冰的晶体结构相似
B.SiO2耐腐蚀，不与任何酸反应
C.该SiO2超分子纳米管具有分子识别和自组装的特征
D.光纤的主要成分是SiO2，具有导电性
√
课堂练习
4.下列关于超分子和配合物的叙述不正确的是
A.利用超分子的分子识别特征，可以分离C60和C70
B.配合物中只含配位键
C.[Cu(H2O)4]2＋中Cu2＋提供空轨道，H2O中的氧原子提供孤电子对，从
而形成配位键
D.配合物在半导体等尖端技术、医药科学、催化反应和材料化学等领域
都有广泛应用
√
课堂练习
5.某物质A的实验式为CoCl3·4NH3，1 mol A中加入足量的AgNO3溶液能生成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)4Cl2] Cl
√
课堂练习
6.向盛有硫酸铜溶液的试管中滴加浓氨水，先生成难溶物，继续滴加浓氨水，难溶物溶解，得到深蓝色透明溶液。下列对此现象的说法正确的是
A.反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后Cu2＋的浓度不变
B.沉淀溶解后，生成深蓝色的配离子[Cu(NH3)4]2＋
C.反应后的溶液中Cu2＋的浓度增加了
D.在配离子[Cu(NH3)4]2＋中，Cu2＋提供孤电子对，NH3提供空轨道
√
课堂练习
7.氮的氧化物对空气有污染，需要进行治理。已知NO能被FeSO4溶液吸收生成配合物[Fe(NO)(H2O)5]SO4。下列说法不正确的是
A.该配合物中阴离子空间结构为正四面体形
B.配离子为[Fe(NO)(H2O)5]2＋，配位数为6
C.Fe2＋被氧化为Fe3＋，失去的电子位于3d轨道
D.H2O分子是含有极性键的非极性分子
√
课堂练习
8、下列关于超分子说法正确的是(　　)
A．DNA形成螺旋结构是因为氢键的作用
B．超分子是高分子化合物
C．超分子是内部分子通过分子间作用力结合在一起形成的
D．超分子的性质不同于单个分子的性质，有自己的特性，属于分子晶体
课堂练习
√
9、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
课堂练习
√
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
了解人造血——生活中的常见配合物
课堂拓展
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
了解人造血——生活中的常见配合物
课堂拓展
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
了解人造血——生活中的常见配合物
课堂拓展
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