2.3 离子键、配位键与金属键 课件(共42张PPT) 2024-2025学年高二化学鲁科版（2019）选择性必修2
文档属性
| 名称 | 2.3 离子键、配位键与金属键 课件(共42张PPT) 2024-2025学年高二化学鲁科版（2019）选择性必修2 |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 6.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-04-27 14:09:58 | ||
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文档简介
(共42张PPT)
第2章 微粒间相互作用与物质性质
第3节 离子键、配位键与金属键
烧碱 NaOH
胆矾CuSO4·5H2O
CuSO4
思考：1.以上四种物质中是否含有共价键或离子键？
2.微粒之间结合方式是否只有共价键或离子键呐？原子之间有没有其他的结合方式？
Cu
1.认识离子键的本质，结合常见的离子化合物的实例，认识离子化合物的构成微粒是离子、离子键与离子化合物性质的关系。
2.知道配位键的特点，认识简单的配位化合物的成键特征，了解配位化合物的存在于应用。
3.知道金属键的特点与金属某些性质的关系。
1.能说出离子键、配位键和金属键特征和实质，能比较他们的联系与区别，能说明典型物质的成键类型。（宏观辨识与微观探析）
2.能运用离子键、配位键、金属键等模型，解释离子化合物、配合物、金属等物质的某些典型性质。（证据推理与模型认知）
3.能从微粒的空间排布及其相互作用对配合物在生物、化学等领域的广泛应用进行分析，举例说明其应用价值。（科学探究与创新意识）
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起 吧！
进
走
课
堂
联想 质疑
通过化学必修课程的学习你对化学键有了初步的认识；通过上一节课的学习，你对化学键尤其是共价键有了一定的了解。那么，离子键有哪些特征 除了共价键和离子键，原子之间还有其他的结合方式吗
一、离子键
1.离子键的形成
交流 研讨
离子键是一类重要的化学键。请尝试判断下列哪些原子间可以形成离子键，并说明你的判断依据。
Cs Mg K H F Cl S O
一般而言，电负性较大的非金属元素的原子容易获得电子形成阴离子，电负性较小的金属元素的原子容易失去价电子形成阳离子。当这两种原子相互接近到一定程度时，容易发生电子得失而形成阴、阳离子，阴、阳离子通过离子键可形成稳定的化合物。
例如，金属钠在氯气中燃烧可以生成氯化钠。在这一反应过程中，钠原子失去一个电子形成Na+，氯分子中的每个氯原子各获得一个电子形成Cl-，带正电的Na+和带负电的Cl-通过静电作用形成离子键，构成稳定的离子化合物—氯化钠。
图2-3-1 钠在氯气中燃烧
阴阳离子之间除了吸引力之外，还存在电子与电子、原子核与原子核之间同性电荷所产生的排斥力。因此，在形成离子键时，阴阳离子依靠异性电荷之间的静电引力相互接近到一定程度时，电子与电子之间、原子核与原子核之间产生的斥力将阻碍阴阳离子进一步靠近；当静电作用中同时存在引力和斥力达到平衡时，体系的能量最低，形成稳定的离子化合物。
(1)氯化钠中离子键的形成过程
Na
+11
8
1
2
Cl
+17
8
7
2
失 e-
得 e-
+11
8
2
+17
8
8
2
Na+
Cl-
静电作用
Na+
Cl-
(2)离子键的实质
异性电荷的静电引力
同性电荷的静电斥力
(3)离子键的形成条件
成键原子所属元素的电负性差值越大，原子之间越容易得失电子而形成离子键。
阴、阳离子之间的静电作用
2.离子键的特征
（1)离子键没有方向性
由于离子键的实质是静电作用，若把离子的电荷分布看成球星对称的话，则一种离子可以对不同方向的带异性电荷离子产生吸引作用。例如，
1个Cl-同时受6个Na+共同吸引
1个Na+同时受6个Cl-个共同吸引
（2)离子键没有饱和性
在离子化合物中，每个离子周围最邻近的带异性电荷的离子数目的多少，取决于阴、阳离子的相对大小。只要空间条件允许，阳离子将吸引尽可能多的阴离子排列在其周围，阴离子也将吸引尽可能多的阳离子排列在其周围。从这个意义上说，离子键是没有饱和性的。这里所指的空间条件，主要是指阳离子与阴离子的半径比。离子半径比值的不同，使得离子周围所能容纳的带异性电荷离子的数目不同。例如，
1个Cl-同时吸引6个Na+；
1个Na+同时吸引6个Cl-。
每个Cs+同时吸引8个 Cl-；
每个Cl-同时吸引8个Cs+。
拓展视野
离子极化
观察卤化银AgX（X=F、Cl、Br、I）的部分结构参数和性质（表2-3-1），你是否会产生疑问∶为什么从 AgCl到 Agl，实测键长与离子半径之和的差距在逐渐增大，难溶性随之增加 这些变化的本质原因是什么
从表面上看，卤化银是由带正电荷的 Ag+和带负电荷的X-通过离子键结合在一起的，它们都应当是离子化合物，但实际上并非如此。这是因为，基本上呈球对称的离子本身所带有的电荷会形成一个电场，阴、阳离子在相互的电场作用下，会使离子内的电子分布发生相对偏移。这种在电场的作用下产生的离子中的电子分布发生偏移的现象称为离子极化。离子极化可能导致阴、阳离子的外层轨道发生重叠，从而使得许多离子键不同程度地带有一些共价性，继而导致键长缩短、键能增加，甚至出现结构变异。对卤化银系列化合物而言，由于从F-到I-半径增大，在具有较强极化能力的Ag+的极化下，促使AgX的键型由离子键（AgF）向共价键过渡，Agl已成为以共价键为主的结构，因而从AgF到AgI，卤化物的性质发生了一定的变化。
二、配位键
1.配位键的形成
交流 研讨
实验证明，氨分子能与 H+反应生成铵离子（NH4+），其反应可用下式表示∶
NH3 + H+ = NH4+
那么，氨分子是怎样与 H+ 结合的呢
显然，在这个反应中，氨分子与 H+之间形成了一种新的化学键。那么，这种新的化学键与离子键、共价键有何异同
（1）铵离子的形成过程
氨分子中，单原子的三个未成对电子分别于三个氢原子的电子配对形成三个共价键。但是，氮原子上还有一对没有与其他原子共用的电子—孤电子对， 而H+是氢原子失去一个电子形成的，它的1s轨道是空的。当氨分子与H+相互接近到一定程度时，氨分子中的孤电子对所在的轨道讲与H+的1s空轨道重叠，从而形成一种新的化学键。
NH4+的形成可用下式表示：
（2）配位键的概念：
成键的两个原子一方提供孤电子对，一方提供空轨道而形成的化学键。
（3）配位键的表示方法：
常用符号A→B表示。A提供孤电子对，B提供空轨道。如，
(1)配位键实质上是一种特殊的共价键，在配位键中成键原子一方能提供孤电子对，另一方具有能够接受孤电子对的空轨道。
(2)同共价键一样，配位键可以存在于分子之中[如Ni(CO)4]，也可以存在于离子之中
(如NH4+)。
(3)两种原子间所形成的配位键和普通共价键的性质(键长、键能、键角)完全相同。例如，NH4+中的N→H配位键和3个N—H共价键性质相同，即NH4+中四个氮氢键的性质完全相同。
交流 研讨
下列物质中，哪些物质含有配位键？它们的配位键是如何形成的？说明推测原因。
物质 是否含有配位键 提供空轨道 提供孤电子对
KCl
NaOH
[Ag(NH3)2]+
否
否
是
Ag+
N
（4）配位化合物
①概念：一般来说，组成中含有配位键的物质称为配位化合物，简称配合物。
②表示方法：
提供空轨道
提供孤电子对
（5）配位化学：以配合物为主要研究对象的化学领域。
拓展视野
在配位化学及其应用领域做出重要贡献的我国著名化学家
唐敖庆教授是我国现代理论化学的开拓者和奠基人。他从20世纪 60 年代起系统地开展配位场理论的研究;70年代，进行了配合化学模拟生物固氮作用的研究，开展了分子氮配位作用的化学键理论研究，其"配位场理论方法"获 1982 年国家自然科学奖一等奖。
徐光宪教授长期从事物理化学和无机化学的教学及研究，涉及量子化学、化学键理论、配位化学、萃取化学、核燃料化学和稀土科学等领域。基于对稀土化学键、配位化学和物质结构等基本规律的深刻认识，他发现了稀土溶剂萃取体系具有"恒定混合萃取比"基本规律。20世纪 70年代，他建立了具有普适性的串级萃取理论，极大提升了利用配合物萃取分离稀土元素的效率，为我国稀土工业的发展做出了突出贡献，获得 2008 年度"国家最高科学技术奖"。
2.配合物的制备与应用
活动 探究
配合物的制备与应用
实验目的
制备简单的配合物，体验配合物的应用。
实验用品
0.1 mol·L-1AgNO3溶液，0.1 mol·L-1CuSO4溶液，1 mol·L-1盐酸，1 mol·L-1硝酸，1 mol·L-1NaCl溶液，1 mol·L-1NaOH溶液，浓氨水，10%葡萄糖溶液，氯化铜固体，氯化铁固体，硝酸铁固体，蒸馏水;
试管，胶头滴管。
实验方案设计与实施
实验任务 实验过程与现象 结论
1.探究氯化铜固体在溶解并稀释过程中所发生的变化
2.分别以氯化铁和硝酸铁为原料，探究Fe3+溶液显色的原因
将氯化铜固体溶于水并稀释，溶液中出现颜色由黄绿色逐渐变蓝色。
外界条件的变化影响配离子的存在形式，Cl-和H2O相互竞争引起平衡移动，从而使溶液的颜色发生变化。[Cu(H2O)4]2++4Cl- [CuCl4]2-+4H2O
配制相同浓度的①硝酸铁溶液和②氯化铁溶液，分别向其中滴加硝酸，①中褪为无色，
②中仍为黄色;
Fe3+在水溶液中由于水解与OH-配位而显黄色，而在酸化抑制水解的情况下，生成的水合铁离子[Fe(H2O)6]3+溶液为无色（非常浅的紫色，肉眼无法识别）。
实验任务 实验过程与现象 结论
2.分别以氯化铁和硝酸铁为原料，探究Fe3+溶液显色的原因
3.制备[Ag(NH3)2]＋并用于与葡萄糖反应得到银镜
向①中褪为无色溶液中滴加盐酸，溶液由无色逐渐变为黄色。
当溶液中存在Cl-时，可以与Cu2+配位形成黄绿色的配离子[CuCl4]2-,与Fe3+配位形成黄色的配离子[FeCl4]-,Cl-和H2O相互竞争引起平衡移动，从而使溶液颜色发生改变。
Ag+与NH3之间可以发生配位作用，生成二氨合银离子[Ag(NH3)2]+。由于Ag+被束缚在NH3的“紧紧包裹”中，在其被葡萄糖还原成银单质时，银原子缓慢析出，有序排列，从而形成光亮的银镜。
向0.1mol L-1的AgNO3溶液中滴加浓氨水，开始产生白色沉淀，继续滴加氨水，沉淀溶解；加入10%葡萄糖溶液，水浴加热，由银镜生成。
实验任务 实验过程与现象 结论
4.对比Cu2＋与氨水和OH－反应的差异
向含有等浓度的Cu2+溶液中，分别滴加氨水和NaOH溶液直至过量，先生成蓝色沉淀；继续滴加氨水和NaOH溶液，沉淀逐渐溶解，最后变为透明溶液，但滴加氨水的溶液蓝色更深一些。
反应过程中的离子方程式为：
Cu2++2NH3 H20=Cu(OH)2↓+2NH4+；
Cu(OH)2+4NH3 H20=[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O;
Cu2++OH-=Cu(OH)2↓;
Cu(OH)2+4OH-=[Cu(OH)4]2-;与氨水反应后的溶液蓝色更深，说明配合物的配体不同，配合物的颜色深浅不同。
思考
1.以上实验通过什么现象说明制得了配合物？在这些配合物中，中心离子和配体分别是什么离子或分子？
2.请从平衡移动和配位键两个角度分析上述实验中发生的反应。
3.通过这些实验，你对于配合物的应用有了哪些认识？
配合物的认识：
（1）物质检验：Fe3+的检验
（2）物质制备：制备银氨溶液用于制镜工业
（3）参与生命活动：生命体中，许多酶与金属离子的配合物有关
（4）用于尖端技术、医药科学、催化反应和材料化学等领域
（5）用于科学研究和生产实践：进行溶解、沉淀或萃取等操作来达到分离提纯、分析检测等目的
化学与生命
血红蛋白中的配位键
在血液中，氧气的输送是由血红蛋白来完成的。那么，氧气和血红蛋白是怎样结合的呢 载氧前，血红蛋白中Fe2+与卟啉环中的四个氮原子和蛋白质链上咪唑环的氮原子均通过配位键相连。此时，Fe2+没有嵌入卟啉环平面，而是位于其上方约0.08 nm处。载氧后，氧分子通过配位键与 Fe2+连接，使Fe2+滑入卟啉环中。
由于一氧化碳分子也能通过配位键与血红蛋白中的Fe2+结合，并且结合能力比氧气分子与 Fe2+的结合能力强得多，从而导致血红蛋白失去载氧能力。当一氧化碳的浓度超过一定量时，会导致人体因缺氧而中毒。
三、金属键
联想 质疑
通过实验测知，将1 mol Cu、1 mol Fe、1mol W转变成气态原子，需吸收的能量分别为 306.7 kJ、340.2 kJ和 824.0 kJ，因此金属铜、金属铁、金属钨的熔点分别高达1083℃、1538℃和3422℃。这说明由金属元素的原子构成的金属单质内存在一种强烈的相互作用。那么，为什么金属元素的原子之间会产生如此强的相互作用 这种相互作用的实质又是什么
相对于其他种类的物质，金属通常有金属光泽、不透明。并且有良好的导电性、导热性、延展性(图2-3-11）等。金属的这些性质与金属内部微粒之间的相互作用有关。研究表明，金属内部存在着一种被称为金属键的相互作用。
1.金属键及其实质
（1）概念：金属阳离子和自由电子之间的强的相互作用。
（2）组成：金属阳离子和自由电子。
（3）实质：电性作用—特殊形式的共价键。
但金属键与共价键有着明显的不同。
（4）特征：①无方向性和饱和性
②电子在整个三维空间运动，属于整块固态金属。
2.金属键与金属性质
①不透明，具有金属光泽；固体金属中有“自由电子”，能吸收所有频率的光并很快放出，显示金属光泽。
②导电性：自由电子，在外加电场的条件下自由电子就会发生定向运动，
因而形成电流
③导热性：自由电子运动时与金属离子碰撞把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。
追根寻源
物质导电的理论解释
在金属中，金属原子或离子在空间是按照一定的规律周期性重复排列的。金属中的电子与金属离子的相互作用是与金属原子的排列密切相关的，而且电子之间也存在着相互作用。因此，金属中的"自由电子"会受到各种束缚，实际上不可能在金属中"完全自由"运动。
近代建立的分子轨道理论认为，金属中的 N个原子的每一种能量相同的原子轨道通过组合形成 N个属于整个金属的分子轨道。由于N值很大，这N个分子轨道形成一个能带。如图2-3-14所示，金属钠的 1s、2s、 2p、3s轨道各自形成一个能带，每个能带中所填充的电子在整个金属中运动;各个能带按能量高低顺序排列起来构成能带结构。这样，充满电子的能带称为满带，部分填充电子的能带称为导带，没有填充电子的能带称为空带，各能带之间的间隔不能填充电子而称为禁带。这就是金属能带理论的核心。
图2-3-14 钠原子的能带结构示意图
能带理论能很好地解释金属的性能，成为研究金属结构的主要工具。例如，导体的特征是具有导带;绝缘体的特征是只有满带和空带，而且禁带很宽;半导体也只有满带和空带，但禁带窄，当受到光或热的激发时，满带中的部分电子可以跃迁到空带中从而导电。另一方面，半导体掺杂后，由于外层能带结构的变化而成为导体。例如，纯硅晶体通常不导电，但是掺杂后可以分别成为n型半导体和p型半导体（图2-3-15）。
图2-3-15 半导体掺杂后能带结构变化示意图
1.离子键
微粒：阴、阳离子
实质：静电作用
特征：无饱和性和方向性
2.配位键
形成：一种原子提供空轨道，另一种原子提供孤电子对
配合物：制备与应用
3.金属键
微粒：金属阳离子与自由电子
实质：电性作用
金属性质：导电性、导热性、金属光泽等
1.下列关于金属的叙述中，不正确的是( )
A．金属键是金属阳离子和“自由电子”这两种带异性电荷的微粒间的强烈相互作用，其实质也是一种静电作用
B．金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用，所以与共价键类似也有方向性和饱和性
C．金属键是带异性电荷的金属阳离子和“自由电子”间的相互作用，故金属键无饱和性和方向性
D．构成金属的“自由电子”在整个金属内部的三维空间中做自由运动
B
2.下列说法中正确的是( )
A．含有金属元素的化合物一定是离子化合物
B．ⅠA族和ⅦA族元素的原子化合时一定形成离子键
C．活泼金属元素与活泼非金属元素的原子化合时能形成离子键
D．完全由非金属元素形成的化合物一定是共价化合物
C
3.以下微粒含配位键的是( )
①[Al(OH)4]－ ②CH4 ③OH－ ④NH4+ ⑤[Cu(NH3)4]2＋ ⑥Fe(SCN)3 ⑦H3O＋ ⑧[Ag(NH3)2]OH
A．①②④⑦⑧ B．③④⑤⑥⑦
C．①④⑤⑥⑦⑧ D．全部
C
4.下列说法中正确的是( )
A．离子键就是阴、阳离子间的静电引力
B．离子键有方向性和饱和性
C．钠原子与氯原子结合成氯化钠后体系能量降低
D．在离子化合物CaCl2中，两个氯离子间也存在离子键
C
5.下列说法正确的是( )
①存在阳离子的物质中一定存在阴离子
②金属元素原子和非金属元素原子之间一定形成离子键
③离子键的实质是阳离子、阴离子间的相互吸引
④根据电离方程式HCl===H＋＋Cl－，可判断HCl分子中存在离子键
⑤某些离子化合物中含有共价键
A．①②⑤ B．③ C．③④ D．⑤
D
6.下列化合物属于配合物的是( )
A.Cu2(OH)2SO4 B.CaCl2
C.[Zn(NH3)4]SO4 D.KAl(SO4)2
C
第2章 微粒间相互作用与物质性质
第3节 离子键、配位键与金属键
烧碱 NaOH
胆矾CuSO4·5H2O
CuSO4
思考：1.以上四种物质中是否含有共价键或离子键？
2.微粒之间结合方式是否只有共价键或离子键呐？原子之间有没有其他的结合方式？
Cu
1.认识离子键的本质，结合常见的离子化合物的实例，认识离子化合物的构成微粒是离子、离子键与离子化合物性质的关系。
2.知道配位键的特点，认识简单的配位化合物的成键特征，了解配位化合物的存在于应用。
3.知道金属键的特点与金属某些性质的关系。
1.能说出离子键、配位键和金属键特征和实质，能比较他们的联系与区别，能说明典型物质的成键类型。（宏观辨识与微观探析）
2.能运用离子键、配位键、金属键等模型，解释离子化合物、配合物、金属等物质的某些典型性质。（证据推理与模型认知）
3.能从微粒的空间排布及其相互作用对配合物在生物、化学等领域的广泛应用进行分析，举例说明其应用价值。（科学探究与创新意识）
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起 吧！
进
走
课
堂
联想 质疑
通过化学必修课程的学习你对化学键有了初步的认识；通过上一节课的学习，你对化学键尤其是共价键有了一定的了解。那么，离子键有哪些特征 除了共价键和离子键，原子之间还有其他的结合方式吗
一、离子键
1.离子键的形成
交流 研讨
离子键是一类重要的化学键。请尝试判断下列哪些原子间可以形成离子键，并说明你的判断依据。
Cs Mg K H F Cl S O
一般而言，电负性较大的非金属元素的原子容易获得电子形成阴离子，电负性较小的金属元素的原子容易失去价电子形成阳离子。当这两种原子相互接近到一定程度时，容易发生电子得失而形成阴、阳离子，阴、阳离子通过离子键可形成稳定的化合物。
例如，金属钠在氯气中燃烧可以生成氯化钠。在这一反应过程中，钠原子失去一个电子形成Na+，氯分子中的每个氯原子各获得一个电子形成Cl-，带正电的Na+和带负电的Cl-通过静电作用形成离子键，构成稳定的离子化合物—氯化钠。
图2-3-1 钠在氯气中燃烧
阴阳离子之间除了吸引力之外，还存在电子与电子、原子核与原子核之间同性电荷所产生的排斥力。因此，在形成离子键时，阴阳离子依靠异性电荷之间的静电引力相互接近到一定程度时，电子与电子之间、原子核与原子核之间产生的斥力将阻碍阴阳离子进一步靠近；当静电作用中同时存在引力和斥力达到平衡时，体系的能量最低，形成稳定的离子化合物。
(1)氯化钠中离子键的形成过程
Na
+11
8
1
2
Cl
+17
8
7
2
失 e-
得 e-
+11
8
2
+17
8
8
2
Na+
Cl-
静电作用
Na+
Cl-
(2)离子键的实质
异性电荷的静电引力
同性电荷的静电斥力
(3)离子键的形成条件
成键原子所属元素的电负性差值越大，原子之间越容易得失电子而形成离子键。
阴、阳离子之间的静电作用
2.离子键的特征
（1)离子键没有方向性
由于离子键的实质是静电作用，若把离子的电荷分布看成球星对称的话，则一种离子可以对不同方向的带异性电荷离子产生吸引作用。例如，
1个Cl-同时受6个Na+共同吸引
1个Na+同时受6个Cl-个共同吸引
（2)离子键没有饱和性
在离子化合物中，每个离子周围最邻近的带异性电荷的离子数目的多少，取决于阴、阳离子的相对大小。只要空间条件允许，阳离子将吸引尽可能多的阴离子排列在其周围，阴离子也将吸引尽可能多的阳离子排列在其周围。从这个意义上说，离子键是没有饱和性的。这里所指的空间条件，主要是指阳离子与阴离子的半径比。离子半径比值的不同，使得离子周围所能容纳的带异性电荷离子的数目不同。例如，
1个Cl-同时吸引6个Na+；
1个Na+同时吸引6个Cl-。
每个Cs+同时吸引8个 Cl-；
每个Cl-同时吸引8个Cs+。
拓展视野
离子极化
观察卤化银AgX（X=F、Cl、Br、I）的部分结构参数和性质（表2-3-1），你是否会产生疑问∶为什么从 AgCl到 Agl，实测键长与离子半径之和的差距在逐渐增大，难溶性随之增加 这些变化的本质原因是什么
从表面上看，卤化银是由带正电荷的 Ag+和带负电荷的X-通过离子键结合在一起的，它们都应当是离子化合物，但实际上并非如此。这是因为，基本上呈球对称的离子本身所带有的电荷会形成一个电场，阴、阳离子在相互的电场作用下，会使离子内的电子分布发生相对偏移。这种在电场的作用下产生的离子中的电子分布发生偏移的现象称为离子极化。离子极化可能导致阴、阳离子的外层轨道发生重叠，从而使得许多离子键不同程度地带有一些共价性，继而导致键长缩短、键能增加，甚至出现结构变异。对卤化银系列化合物而言，由于从F-到I-半径增大，在具有较强极化能力的Ag+的极化下，促使AgX的键型由离子键（AgF）向共价键过渡，Agl已成为以共价键为主的结构，因而从AgF到AgI，卤化物的性质发生了一定的变化。
二、配位键
1.配位键的形成
交流 研讨
实验证明，氨分子能与 H+反应生成铵离子（NH4+），其反应可用下式表示∶
NH3 + H+ = NH4+
那么，氨分子是怎样与 H+ 结合的呢
显然，在这个反应中，氨分子与 H+之间形成了一种新的化学键。那么，这种新的化学键与离子键、共价键有何异同
（1）铵离子的形成过程
氨分子中，单原子的三个未成对电子分别于三个氢原子的电子配对形成三个共价键。但是，氮原子上还有一对没有与其他原子共用的电子—孤电子对， 而H+是氢原子失去一个电子形成的，它的1s轨道是空的。当氨分子与H+相互接近到一定程度时，氨分子中的孤电子对所在的轨道讲与H+的1s空轨道重叠，从而形成一种新的化学键。
NH4+的形成可用下式表示：
（2）配位键的概念：
成键的两个原子一方提供孤电子对，一方提供空轨道而形成的化学键。
（3）配位键的表示方法：
常用符号A→B表示。A提供孤电子对，B提供空轨道。如，
(1)配位键实质上是一种特殊的共价键，在配位键中成键原子一方能提供孤电子对，另一方具有能够接受孤电子对的空轨道。
(2)同共价键一样，配位键可以存在于分子之中[如Ni(CO)4]，也可以存在于离子之中
(如NH4+)。
(3)两种原子间所形成的配位键和普通共价键的性质(键长、键能、键角)完全相同。例如，NH4+中的N→H配位键和3个N—H共价键性质相同，即NH4+中四个氮氢键的性质完全相同。
交流 研讨
下列物质中，哪些物质含有配位键？它们的配位键是如何形成的？说明推测原因。
物质 是否含有配位键 提供空轨道 提供孤电子对
KCl
NaOH
[Ag(NH3)2]+
否
否
是
Ag+
N
（4）配位化合物
①概念：一般来说，组成中含有配位键的物质称为配位化合物，简称配合物。
②表示方法：
提供空轨道
提供孤电子对
（5）配位化学：以配合物为主要研究对象的化学领域。
拓展视野
在配位化学及其应用领域做出重要贡献的我国著名化学家
唐敖庆教授是我国现代理论化学的开拓者和奠基人。他从20世纪 60 年代起系统地开展配位场理论的研究;70年代，进行了配合化学模拟生物固氮作用的研究，开展了分子氮配位作用的化学键理论研究，其"配位场理论方法"获 1982 年国家自然科学奖一等奖。
徐光宪教授长期从事物理化学和无机化学的教学及研究，涉及量子化学、化学键理论、配位化学、萃取化学、核燃料化学和稀土科学等领域。基于对稀土化学键、配位化学和物质结构等基本规律的深刻认识，他发现了稀土溶剂萃取体系具有"恒定混合萃取比"基本规律。20世纪 70年代，他建立了具有普适性的串级萃取理论，极大提升了利用配合物萃取分离稀土元素的效率，为我国稀土工业的发展做出了突出贡献，获得 2008 年度"国家最高科学技术奖"。
2.配合物的制备与应用
活动 探究
配合物的制备与应用
实验目的
制备简单的配合物，体验配合物的应用。
实验用品
0.1 mol·L-1AgNO3溶液，0.1 mol·L-1CuSO4溶液，1 mol·L-1盐酸，1 mol·L-1硝酸，1 mol·L-1NaCl溶液，1 mol·L-1NaOH溶液，浓氨水，10%葡萄糖溶液，氯化铜固体，氯化铁固体，硝酸铁固体，蒸馏水;
试管，胶头滴管。
实验方案设计与实施
实验任务 实验过程与现象 结论
1.探究氯化铜固体在溶解并稀释过程中所发生的变化
2.分别以氯化铁和硝酸铁为原料，探究Fe3+溶液显色的原因
将氯化铜固体溶于水并稀释，溶液中出现颜色由黄绿色逐渐变蓝色。
外界条件的变化影响配离子的存在形式，Cl-和H2O相互竞争引起平衡移动，从而使溶液的颜色发生变化。[Cu(H2O)4]2++4Cl- [CuCl4]2-+4H2O
配制相同浓度的①硝酸铁溶液和②氯化铁溶液，分别向其中滴加硝酸，①中褪为无色，
②中仍为黄色;
Fe3+在水溶液中由于水解与OH-配位而显黄色，而在酸化抑制水解的情况下，生成的水合铁离子[Fe(H2O)6]3+溶液为无色（非常浅的紫色，肉眼无法识别）。
实验任务 实验过程与现象 结论
2.分别以氯化铁和硝酸铁为原料，探究Fe3+溶液显色的原因
3.制备[Ag(NH3)2]＋并用于与葡萄糖反应得到银镜
向①中褪为无色溶液中滴加盐酸，溶液由无色逐渐变为黄色。
当溶液中存在Cl-时，可以与Cu2+配位形成黄绿色的配离子[CuCl4]2-,与Fe3+配位形成黄色的配离子[FeCl4]-,Cl-和H2O相互竞争引起平衡移动，从而使溶液颜色发生改变。
Ag+与NH3之间可以发生配位作用，生成二氨合银离子[Ag(NH3)2]+。由于Ag+被束缚在NH3的“紧紧包裹”中，在其被葡萄糖还原成银单质时，银原子缓慢析出，有序排列，从而形成光亮的银镜。
向0.1mol L-1的AgNO3溶液中滴加浓氨水，开始产生白色沉淀，继续滴加氨水，沉淀溶解；加入10%葡萄糖溶液，水浴加热，由银镜生成。
实验任务 实验过程与现象 结论
4.对比Cu2＋与氨水和OH－反应的差异
向含有等浓度的Cu2+溶液中，分别滴加氨水和NaOH溶液直至过量，先生成蓝色沉淀；继续滴加氨水和NaOH溶液，沉淀逐渐溶解，最后变为透明溶液，但滴加氨水的溶液蓝色更深一些。
反应过程中的离子方程式为：
Cu2++2NH3 H20=Cu(OH)2↓+2NH4+；
Cu(OH)2+4NH3 H20=[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O;
Cu2++OH-=Cu(OH)2↓;
Cu(OH)2+4OH-=[Cu(OH)4]2-;与氨水反应后的溶液蓝色更深，说明配合物的配体不同，配合物的颜色深浅不同。
思考
1.以上实验通过什么现象说明制得了配合物？在这些配合物中，中心离子和配体分别是什么离子或分子？
2.请从平衡移动和配位键两个角度分析上述实验中发生的反应。
3.通过这些实验，你对于配合物的应用有了哪些认识？
配合物的认识：
（1）物质检验：Fe3+的检验
（2）物质制备：制备银氨溶液用于制镜工业
（3）参与生命活动：生命体中，许多酶与金属离子的配合物有关
（4）用于尖端技术、医药科学、催化反应和材料化学等领域
（5）用于科学研究和生产实践：进行溶解、沉淀或萃取等操作来达到分离提纯、分析检测等目的
化学与生命
血红蛋白中的配位键
在血液中，氧气的输送是由血红蛋白来完成的。那么，氧气和血红蛋白是怎样结合的呢 载氧前，血红蛋白中Fe2+与卟啉环中的四个氮原子和蛋白质链上咪唑环的氮原子均通过配位键相连。此时，Fe2+没有嵌入卟啉环平面，而是位于其上方约0.08 nm处。载氧后，氧分子通过配位键与 Fe2+连接，使Fe2+滑入卟啉环中。
由于一氧化碳分子也能通过配位键与血红蛋白中的Fe2+结合，并且结合能力比氧气分子与 Fe2+的结合能力强得多，从而导致血红蛋白失去载氧能力。当一氧化碳的浓度超过一定量时，会导致人体因缺氧而中毒。
三、金属键
联想 质疑
通过实验测知，将1 mol Cu、1 mol Fe、1mol W转变成气态原子，需吸收的能量分别为 306.7 kJ、340.2 kJ和 824.0 kJ，因此金属铜、金属铁、金属钨的熔点分别高达1083℃、1538℃和3422℃。这说明由金属元素的原子构成的金属单质内存在一种强烈的相互作用。那么，为什么金属元素的原子之间会产生如此强的相互作用 这种相互作用的实质又是什么
相对于其他种类的物质，金属通常有金属光泽、不透明。并且有良好的导电性、导热性、延展性(图2-3-11）等。金属的这些性质与金属内部微粒之间的相互作用有关。研究表明，金属内部存在着一种被称为金属键的相互作用。
1.金属键及其实质
（1）概念：金属阳离子和自由电子之间的强的相互作用。
（2）组成：金属阳离子和自由电子。
（3）实质：电性作用—特殊形式的共价键。
但金属键与共价键有着明显的不同。
（4）特征：①无方向性和饱和性
②电子在整个三维空间运动，属于整块固态金属。
2.金属键与金属性质
①不透明，具有金属光泽；固体金属中有“自由电子”，能吸收所有频率的光并很快放出，显示金属光泽。
②导电性：自由电子，在外加电场的条件下自由电子就会发生定向运动，
因而形成电流
③导热性：自由电子运动时与金属离子碰撞把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。
追根寻源
物质导电的理论解释
在金属中，金属原子或离子在空间是按照一定的规律周期性重复排列的。金属中的电子与金属离子的相互作用是与金属原子的排列密切相关的，而且电子之间也存在着相互作用。因此，金属中的"自由电子"会受到各种束缚，实际上不可能在金属中"完全自由"运动。
近代建立的分子轨道理论认为，金属中的 N个原子的每一种能量相同的原子轨道通过组合形成 N个属于整个金属的分子轨道。由于N值很大，这N个分子轨道形成一个能带。如图2-3-14所示，金属钠的 1s、2s、 2p、3s轨道各自形成一个能带，每个能带中所填充的电子在整个金属中运动;各个能带按能量高低顺序排列起来构成能带结构。这样，充满电子的能带称为满带，部分填充电子的能带称为导带，没有填充电子的能带称为空带，各能带之间的间隔不能填充电子而称为禁带。这就是金属能带理论的核心。
图2-3-14 钠原子的能带结构示意图
能带理论能很好地解释金属的性能，成为研究金属结构的主要工具。例如，导体的特征是具有导带;绝缘体的特征是只有满带和空带，而且禁带很宽;半导体也只有满带和空带，但禁带窄，当受到光或热的激发时，满带中的部分电子可以跃迁到空带中从而导电。另一方面，半导体掺杂后，由于外层能带结构的变化而成为导体。例如，纯硅晶体通常不导电，但是掺杂后可以分别成为n型半导体和p型半导体（图2-3-15）。
图2-3-15 半导体掺杂后能带结构变化示意图
1.离子键
微粒：阴、阳离子
实质：静电作用
特征：无饱和性和方向性
2.配位键
形成：一种原子提供空轨道，另一种原子提供孤电子对
配合物：制备与应用
3.金属键
微粒：金属阳离子与自由电子
实质：电性作用
金属性质：导电性、导热性、金属光泽等
1.下列关于金属的叙述中，不正确的是( )
A．金属键是金属阳离子和“自由电子”这两种带异性电荷的微粒间的强烈相互作用，其实质也是一种静电作用
B．金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用，所以与共价键类似也有方向性和饱和性
C．金属键是带异性电荷的金属阳离子和“自由电子”间的相互作用，故金属键无饱和性和方向性
D．构成金属的“自由电子”在整个金属内部的三维空间中做自由运动
B
2.下列说法中正确的是( )
A．含有金属元素的化合物一定是离子化合物
B．ⅠA族和ⅦA族元素的原子化合时一定形成离子键
C．活泼金属元素与活泼非金属元素的原子化合时能形成离子键
D．完全由非金属元素形成的化合物一定是共价化合物
C
3.以下微粒含配位键的是( )
①[Al(OH)4]－ ②CH4 ③OH－ ④NH4+ ⑤[Cu(NH3)4]2＋ ⑥Fe(SCN)3 ⑦H3O＋ ⑧[Ag(NH3)2]OH
A．①②④⑦⑧ B．③④⑤⑥⑦
C．①④⑤⑥⑦⑧ D．全部
C
4.下列说法中正确的是( )
A．离子键就是阴、阳离子间的静电引力
B．离子键有方向性和饱和性
C．钠原子与氯原子结合成氯化钠后体系能量降低
D．在离子化合物CaCl2中，两个氯离子间也存在离子键
C
5.下列说法正确的是( )
①存在阳离子的物质中一定存在阴离子
②金属元素原子和非金属元素原子之间一定形成离子键
③离子键的实质是阳离子、阴离子间的相互吸引
④根据电离方程式HCl===H＋＋Cl－，可判断HCl分子中存在离子键
⑤某些离子化合物中含有共价键
A．①②⑤ B．③ C．③④ D．⑤
D
6.下列化合物属于配合物的是( )
A.Cu2(OH)2SO4 B.CaCl2
C.[Zn(NH3)4]SO4 D.KAl(SO4)2
C