3.4配合物与超分子课件（共35张ppt）化学人教版（2019）选择性必修2

(共35张PPT)
第三章 晶体结构与性质
第四节 配合物与超分子
3.4 配合物与超分子
1、能从微观角度理解配位键的形成条件和表示方法；能判断常见的配合物
2、能利用配合物的性质去推测配合物的组成
3、了解超分子概念及其特性
学习目标
1、CuSO4是白色的，CuSO4·5H,O晶体却是蓝色的，这是为什么呢
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。
固体 CuSO4 CuCl2 ·2H2O CuBr2 NaCl K2SO4 KBr
固体颜色 白色 绿色 深褐色 白色 白色 白色
溶液颜色 天蓝色 天蓝色 天蓝色 无色 无色 无色
无色离子:Na+ 、Cl-、K+、SO42-、Br-
天蓝色:
？
实验证明，上述实验中呈蓝色的物质是水合铜离子，可表示为[Cu(H2O)4]2+，叫做四水合铜离子。
在四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的化学键是由水分子提供孤电子对给予铜离子，铜离子接受水分子的孤电子对形成的，这类“电子对给予-接受”键被称为配位键。
一、配合物
1、配位键
NH4+的形成 NH3分子与H＋结合成NH4+
NH3分子的电子式中，N原子上有一对孤对电子，而H+的核外没有电子，1s上是空轨道。当NH3分子与H+靠近时，NH3分子中N原子上的孤对电子进入H+的1s空轨道，与H+共用。H+与N原子间的共用电子对由N原子单方面提供，不同于一般的共价键，我们把这种特殊的共价键称为配位键 (1)概念
成键原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨道形成的共价键叫配位键。即：共用电子对由一个原子单方向提供给另一原子共用所形成的共价键
(2)配位键的形成条件
①成键原子一方能提供孤电子对。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(如Fe、Ni、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Agt、Co3+、Cr3+等)
(3)成键的性质：共用电子对对两个原子的电性作用
(4)表示方法：配位键可以用(电子对给予体)A→B(电子对接受体)或A—B表示，其中A是提供孤电子对的原子，B是接受孤电子对的原子
(5)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
①配位键是一种特殊的共价键
②配位键的键参数与一般共价键的键参数相同
【几点强调】
1、 下列不能形成配位键的组合是(　　)
A．Ag＋、NH3 B．H2O、H＋
C．Co3＋、CO D．Ag＋、H＋
2、下列物质①H3O＋　②[B(OH)4]－　③CH3COO－ ④NH3　⑤CH4中存在配位键的是(　　)
A．①② B．①③ C．④⑤ D．②④
D
【练一练】
A
2、配位化合物
(1)配合物的概念
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。如[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH、NH4Cl等均为配合物
(2)配合物的形成
【实验3-3】向盛有4mL 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(8 mL 95%乙醇)，并用玻璃棒摩擦试管壁，观察现象
实验现象
有关离子方程式
滴加氨水后，试管中首先出现蓝色沉淀，氨水过量后沉淀逐渐溶解，滴加乙醇后析出深蓝色晶体[Cu(NH3)4]SO4·H2O
Cu2＋＋2NH3·H2O=Cu(OH)2↓＋2NH4+
Cu(OH)2＋4NH3=[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－
①[Cu(NH3)4]SO4·H2O的形成
上述实验现象产生的原因主要是配离子的形成。以配离子[Cu(NH3)4]2＋为例，NH3分子中氮原子的孤电子对进入Cu2＋的空轨道，Cu2＋与NH3分子中的氮原子通过共用氮原子提供的孤电子对形成配位键。配离子[Cu(NH3)4]2＋可表示为
【实验3-4】向盛有少量 0.1 mol/L FeCl3溶液(或任何Fe3＋的溶液)的试管里滴加1滴0.1 mol/L硫氰化钾(KSCN)溶液，观察实验现象
实验现象 溶液变血红色
有关离子方程式 Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)3
实验结论 试管里溶液的颜色跟血液极为相似，这是Fe3＋跟SCN－形成配离子的颜色
②Fe(SCN)3的形成
【实验3-5】向盛有少量 0.1 mol/L NaCl溶液的试管里滴加几滴 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
实验现象 先生产白色沉淀(AgCl)，白色的沉淀(AgCl)消失，得到澄清的无色溶液
有关离子方程式 AgCl＋2NH3=[Ag(NH3)2]Cl
③[Ag(NH3)2]Cl的形成
(3)配合物的组成
以“[Cu(NH3)4]SO4”为例
①中心原子：提供空轨道接受孤电子对的原子叫中心原子。中心原子一般是带正电荷的阳离子(此时又叫中心离子)，过渡金属离子最常见的有Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、Zn2＋等
②配位体(配体)：含有并提供孤电子对的分子或阴离子，即电子对的给予体，如Cl－、NH3、H2O等
③配位原子：配体中提供孤对电子的原子叫配位原子，如H2O中的O原子，NH3中的N原子
④配离子：由中心原子(或离子)和配位体组成的离子叫做配离子，如[Cu(NH3)4]2+、[Ag(NH3)2]+
⑤配位数：作为配位体直接与中心原子结合的离子或分子的数目，即形成的配位键的数目称为配位数如：[Cu(NH3)4]2+的配位数为4，[Ag(NH3)2]+的配位数为2，[Fe(CN)6]4－中配位数为6
⑥配离子的电荷数：配离子的电荷数等于中心离子和配位体电荷数的代数和⑦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的阳离子(或阴离子)称为外界
如：[Cu(NH3)4]SO4 的内界是[Cu(NH3)4]2+，外界是SO42－，配合物在水溶液中电离成内界和外界两部分(配合物的内外界之间以离子键结合)
即：[Cu(NH3)4]SO4=[Cu(NH3)4]2+＋SO42－，而内界很难电离，其电离程度很小，[Cu(NH3)4]2+ Cu2+＋4NH3
①大多数金属离子的配位数等于它的电荷的两倍。如：Ag＋的配位数为2，Cu2＋、Zn2＋的配位数为4，Al3+、Fe3+、Cr3+的配位数为6。但也有例外，如：FeCl4－、Fe(H2O)62+等
②配合物中的配体，可为中性分子或阴离子，中心原子可为阳离子也可为中性原子。如：Fe(H2O)62+、Cu(H2O)42+、Fe(H2O)63+、Ni(CO)4(四羰基镍)、Fe(CO)5(五羰基铁)
③水溶液中无其它配体时，金属离子都以H2O作为配体而存在，不同的络合离子中H2O分子的数目不同。
如：[Cu(H2O)4]2+，中学里通常不考虑水合离子，习惯上仍用简单离子表示
【几点强调】
3、完成下列表格中的内容
【练一练】
配合物 中心离子 配位体 配位数 外界 内界
[Ag(NH3)2]OH
K3[Fe(CN)6]
[Cr(H2O)5Cl]Cl2
Na3[AlF6]
[Ni(CO)4]
K4[Fe(CN)6]
Ag+
NH3
2
Fe3+
CN-
6
Cr3+
H2O、Cl-
6
OH-
K+
Cl-
[Ag(NH3)2]+
[Fe(CN)6]3-
[Cr(H2O)5Cl]2+
Al3+
F-
6
Na+
[AlF6]3+
Ni
CO
4
无
[Ni(CO)4]
Fe2+
CN-
6
K+
[Fe(CN)6]4-
(4)配合物中化学键的类型及共价键数目的判断
若配体为单核离子如Cl－等，可以不予计入，若为分子，需要用配体分子内的共价键数乘以该配体的个数，此外，还要加上中心原子与配体形成的配位键，这也是σ键如：[Cu(NH3)4]SO4化学键的类型：离子键、共价键、配位键，共价键数(σ键)为3×4＋4＋4＝20
(5)配合物的形成对物质性质的影响
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，可以溶解于氨的溶液中，或依次溶解于含过量的OH－、CI－、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，颜色常发生变化，根据颜色的变化可以判断是否有配离子生成。
如：Fe3＋与SCN－在溶液中可生成配位数为1～6的配离子，这种配离子的颜色是血红色的，反应的离子方程式如下：
Fe3＋＋nSCN－=[Fe(SCN)n]3－n(n＝1～6)
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。当作为中心原子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。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，使血红蛋白失去输送O2的功能，从而导致人体CO中毒
【注意】
配位键的稳定性
①电子对给予体形成配位键的能力:NH3 >H2O(电负性越小越容易给电子)。
②接受体形成配位键的能力:H+>过渡金属>主族金属。
(6)配合物的命名
①配离子的命名：配位数→配位体名称→合→中心离子(右向左)
用二、三、四等数字表示配位体数目，不同配位体应用“·”分开
阴离子的次序为：简单例子→复杂离子→有机酸根离子
中性分子次序为：NH3→H2O→有机分子
②配合物的命名
a、配位阴离子的配合物：配位阴离子“酸”外界
K2[SiF6]：六氟合硅酸钾；K[PtCl5(NH3)]：一氨.六氯合铂酸钾Na3[AlF6]：六氟合铝酸钠；K3[Fe(SCN)6 ]：六硫氰合铁酸钾
b、配位阴离子的配合物：某化某、某酸某
[Cu(NH3)4 ]Cl2：氯化四氨合铜；[Cu(NH3)4]SO4：硫酸四氨合铜；[Ag(NH3)2]OH：氢氧化二氨合银
c、中性配合物
[PtCl2(NH3)2]：二氨.二氯合铂；[Ni(CO)4]：四羰基合镍
(7)配合物的应用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，在人和动物体内起输送氧气作用的血红素，是Fe2+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。
4、向盛有硫酸铜水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正确的是(　　)
A．沉淀溶解后，生成深蓝色的配合离子[Cu(NH3)4]2＋
B．[Cu(H2O)4]2＋比[Cu(NH3)4]2＋中的配位键稳定
C．用硝酸铜溶液代替硫酸铜溶液进行实验，不能观察到同样的现象
D．在[Cu(NH3)4]2＋中，Cu2＋给出孤电子对，NH3提供空轨道
【练一练】
A
二、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
【注意】
微粒间作用力不是共价键，主要是静电作用、范德华力和氢键等
2、存在形式
超分子定义中的分子是广义的，包括离子
3、大小
有的是有限的，有的是无限伸展的
4、范围
已报道的超分子大环主体有:DNA，冠醚，环糊精，杯芳，柱芳经，瓜环葫芦等
5、超分子的特征与应用
(1)分子识别
①分离C60和C70
②冠醚识别碱金属离子
(2)自主装
分离C60和C70
冠醚识别碱金属离子。不同大小的冠醚可以识别不同大小的碱金属离子。
冠醚 适合的粒子（直径/pm）
12-冠-4 15-冠-5 18-冠-6 21-冠-7 Li+
Na+
K+
Rb+
Cs+
2、猜想这些名称的含义
思考
C原子:2×5=10
O原子:5
10+5=15
C原子:2×4=8
O原子:4
8+4=12
3、冠醚靠什么原子吸引阳离子
思考
C原子是环的骨架，稳定了整个冠醚
氧原子吸引阳离子。