高中化学人教版（2019）选择性必修2 3.4配合物与超分子（共22张ppt）

(共22张PPT)
第三章 晶体结构与性质
第四节 配合物与超分子
1.通过熟悉的无水硫酸铜与其溶液颜色不同这一现象，认识配位键的特征，并能与共价键进行简单比较。
2.在配位键的基础上，认识配合物的存在、结构特点及常见配合物的制取等。
3.了解超分子与分子的区别、超分子的简单应用
学习目标：
素养目标：
1.通过配合物的探究学习，发展“宏观辨识与微观探析”的学科核心素养。
2. 通过超分子的学习，发展“科学态度与社会责任”的学科核心素养。
观察与思考
观察下图，无水硫酸铜为白色固体，五水硫酸铜却是蓝色晶体，为什么？
无水CuSO4
CuSO4·5H2O
[实验3－2]
下表中的少量固体溶于足量的水中，观察实验现象并填写下列表格。
固体 CuSO4白色 CuCl4绿色 CuBr2深褐色 NaCl白色 K2SO4 白色 KBr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
蓝色
蓝色
蓝色
无色
无色
无色
Cu2+呈天蓝色，
Na+、K + 、SO42－、Cl－、Br－呈无色。
CuSO4溶液
CuCl2溶液
CuBr2溶液
K2SO4溶液
NaCl溶液
NaBr溶液
CuSO4
CuCl2
CuBr2
NaCl
K2SO4
NaBr
图3-36 几种固体及其溶液的颜色
实验证明，上述实验呈蓝色的物质是水合铜离子，可表示为[Cu(H2O)4]2+，叫四水合铜离子。在四水合铜离子中，Cu2+与H2O之间的化学键是由H2O提供孤电子对给予Cu2+ ， Cu2+(含空轨道)接受水分子的孤电子对形成的。
O
H
H
孤电子对
配体
Cu2+
中心离子
Cu2+
OH2
H2O
H2O
H2O
具有空轨道
学习任务1.配位键
一、配合物
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 “电子对给予－接受” 的键。
(1)什么是配位键
①什么是中心原子（离子）
提供空轨道，接受孤电子对的原子或离子。通常是过渡元素的原子或离子，如Fe、Ni、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Co3+、Cr3+等。
②什么是配位体
提供孤电子对的离子或分子，如分子CO、NH3、H2O等，阴离子F-、CN-、Cl-等。配位原子必须有孤电子对。
③什么是配位数
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。
Cu
OH2
H2O
H2O
H2O
2+
配体
配位键
配离子
中心离子
四水合铜离子
配位数＝4
[Cu(H2O)4]2+
读法：四水合离子
①有配体能提供孤电子对。如分子有NH3、H2O、HF、CO等； 离子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等。
②有中心原子(或离子)能提供空轨道。如H＋、Al3＋、B及过渡金属的原子或离子。
(2)配位键的形成有什么条件
(3)配位键有什么特点
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。
(电子对给予体)A→B(电子对接受体)或A—B。例如H3O+。
(4)配位键的如何表示
或
读法：水合氢离子
学习任务2.配合物
(1)什么是配位化合物
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，简称配合物
(2) 配合物由什么构成
由中心离子或原子（提供空轨道）和配体（提供孤电子对）构成。
N
H
H
H
H
[ ]+
[ ]+
N
H
H
H
H
或
如：NH4+
实验操作 宏观现象辨识 微观本质探析
向硫酸铜溶液中逐滴加入氨水
继续添加氨水
再加入乙醇
学习任务3.配合物例析
[实验3～3]
生成蓝色沉淀
Cu2＋＋2NH3·H2O = Cu(OH)2↓＋2NH4＋
蓝色沉淀溶解
Cu(OH)2＋4NH3 =[Cu(NH3)4](OH)2
析出深蓝色晶体
生成[Cu(NH3)4]SO4·H2O
Cu(OH)2＋4NH3 =[Cu(NH3)4]2++2OH－
深蓝色
四氨合铜离子(深蓝色)
配体：NH3
：
图3－41硫氰化铁配离子颜色
[实验3～4]
宏观辨识——现象：
宏观探析——本质：
生成颜色跟血液相似的红色溶液。
……
Fe3+ + SCN- [Fe(SCN)]2+
Fe(SCN)2+ + SCN- [Fe(SCN)2] +
Fe(SCN)5 + SCN- [Fe(SCN)6]3-
应用
鉴定Fe3+
电影特技和魔术表演
血红色
配位数为1~6
[实验3～5]
实验操作 宏观现象辨识 微观本质探析
NaCl溶液中滴入几滴AgNO3溶液
再滴入氨水
生成白色沉淀
Ag++Cl-=AgCl↓
白色沉淀溶解
AgCl+2NH3=[Ag(NH3)2]Cl
AgCl+2NH3=[Ag(NH3)2]++Cl-
配位键的强度有大有小，有的配合物很稳定，有的很不稳定。许多过渡金属元素的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。
配合物广泛存在于自然界中，跟人类生活有密切的关系。例如，在人和动物体内输送氧气作用Fe2+的血红素是的配合物。配合物在生产和科学技术方面的应用也很广泛，例如，在医药科学、化学催化剂、新型分子材料等领域都有着广泛的应用。
学习任务4.配合物有什么应用
已知的配合物种类繁多，新的配合物由于纷繁复杂的有机化合物配体而层出不穷，使得无机化合物的品种迅速增长。叶绿素、血红素和维生素 B12 都是配合物，它们的配体大同小异，是一种称为卟咻的大环有机化合物，而中心离子分别是镁离子、亚铁离子和钴离子。图3-43是一种叶绿素的结构示意图（图中 R 为长链有机基团）。
资料卡片
维生素 B12
二、超分子
学习任务1：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。超分子定义的分子是广义的，包括离子。
(2)超分子中分子间相互作用是什么
有人认为是非共价键，有人认为仅限于分子间作用力。
(3)超分子聚集体是不是无限的
超分子聚集体有的是有限的，有的是无限的。
(4)超分子有什么特性
(1) 什么是超分子
超分子的特性是“分子识别”和“自组装”。
学习任务2：超分子例析
(1)杯酚-C60
杯酚与C60通过范德华力相结合，通过尺寸匹配实现分子识别。
≡
分子识别
(2)冠醚-碱金属离子
O
O
O
O
O
O
O
O
O
冠醚是皇冠状分子，有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子，从而实现选择性结合。冠醚与金属阳离子通过配位作用相结合。
15-冠-5 填充模型
15-冠-5 键线式
14-冠-4 球棍模型
14-冠-4 键线式
1987年诺贝尔化学奖授予三位化学家，以表彰他们在超分子理论方面的开创性工作，超分子化学也因此风靡全球。
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）
表3-6 冠醚识别钾离子
18-冠-6–K+超分子
12-冠-4–Li+超分子
15-冠-5–Na+超分子
烷基磺酸根离子在水中自组装为胶束
(3) 超分子的自组装
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)
表面活性剂在水中自组装为单分层
极性基团
极性基团(亲水)
极性基团(亲水)
非极性基团(疏水)
非极性基团(疏水)
小结：
超分子
配合物与超分子
配合物
配位键
配合物
概念
成键特点—电子对给予－接受
表示方法
概念
结构—中心粒子、配体、配位数
性质和应用
概念
性质—选择性、自组装
1.下列物质中，不能作为配合物的配体的是（ ）。
A.NH3 B.NH4+ C.H2O D.SCN-
2.指出下列各配合物中的配离子、中心离子、配位体、配位数和配位原子。
① K3[Fe(CN)6] ② (NH4)2[PtCl6] ③ [Cd(NH3)4](OH)2
学习评价：
B
配离子：
中心离子：
配位体:
配位数
配位原子:
Fe3+
Pt4+
Cd2+
[Fe(CN)6]3-
[PtCl6]2-
[Cd(NH3)4]2+
CN-
Cl-
NH3
N
Cl
N
6
6
4
感谢聆听!