沪科技版（2020）2.3配位化合物和超分子获奖课件ppt

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CuSO4 CuSO4·5H2O
依据反应 NH3 +H＋ =NH4 ＋ ，讨论NH3是如何与H＋形成NH4＋的？
配位键：由一个原子单独提供孤电子对，另一个原子提供空轨道而形成的化学键，即“电子对给予—接受”键。实质上是一种特殊的共价键。
1.概念：由一个原子单独提供孤电子对，另一个原子提供空轨道而形成的化学键，即“电子对给予—接受”键。2.形成条件：①成键原子一方要有孤电子对②成键原子另一方有空轨道
一般是过渡金属的原子或离子如：Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ni2+、C3+、Ni ; 还有H+、Al3+、B、Mg2+等主族元素
如 NH3, H2O,CO,有机胺等分子；卤离子 、OH－ ,CN－ ,SCN－等离子。
⑶特点： 配位键是一种特殊的共价键，具有方向性和饱和性。
练习1：写出NH4+和H3O+的配位键的表示法？
沉淀消失，得澄清的无色溶液
Ag++Cl-=AgCl↓
AgCl+2NH3=[Ag(NH3)2]Cl
1.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等。
配合物由内界和外界构成，配合单元是内界，内界由中心和配体构成。外界是带异号电荷的离子。
[Cu(H2O)4 ] SO4
配位原子：配体中给出孤电子对与中心形成配位键的原子。如H2O中O，CO中的C，NH3中的N 。
配位数：与中心成键的配位原子个数。
注意：①含中性配合单元的配合物没有外界； 如 Ni(CO)4 , Fe(CO)5②配合单元可以是阳离子、阴离子(如[Fe(CN)6]3-) 、中性分子。③NH4Cl等铵盐中铵根离子虽有配位键。但一般不认为是配合物。
配位化合物一定含有配位键
④配离子的电荷：等于中心离子和配体总电荷的代数和， 如：[Fe(SCN)6]3-
二氯化一氯·五氨合钴(Ⅱ)
生产、生活中的配体化合物
配合物在生命体中大量存在，对生命活动具有重要意义。另外，配合物尖端技术、医药科学等有着广泛的应用。对生命活动、尖端技术等有着广泛的应用前景的还有超分子等物质。
生命体中超分子体系：叶绿体中的光系统I蛋白
概念：两种或两种以上的分子（包括离子）通过分子间相互作用形成的分子聚集体。
2. 超分子内部分子之间通过非共价键结合。
主要是静电作用、范德华力和氢键以及一些分子与金属离子之间形成的弱配位键。
有的是有限的 有的是无限伸展的
4. 超分子特征 （1）分子识别 （2）自组装
分子识别两种实例 ① “杯酚”分离 C60 和 C70 ② 冠醚识别碱金属离子
5. 重要特征及其应用——分子识别：冠醚识别碱金属离子
15-冠-5
12-冠-4
C 原子：2×5 = 10 O 原子：5 10 + 5 = 15
C 原子：2×4 = 8 O 原子：48 + 4 = 12
思考：冠醚靠什么原子吸引阳离子？
②冠醚识别碱金属离子的应用
冠醚环的大小与金属离子匹配，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。
思考： K+ 直径为276 pm，应该选择哪种冠醚呢？
冠醚与金属阳离子通过配位作用相结合
不同冠醚的空腔尺寸不同，与不同的阳离子相匹配，从而实现选择性结合。
超分子的特征之一：分子识别
1.冠醚与碱金属离子之间的配位键属于离子键、共价键、氢键还是分子间作用力？提示　共价键。2.冠醚与碱金属离子形成配合物得到的晶体里还有什么粒子，这类晶体是离子晶体、共价晶体还是分子晶体？提示　阴离子，离子晶体。
KMnO4水溶液对烯烃氧化效果差，在烯烃中加入冠醚时，冠醚通过与K+结合而将高锰酸根也带入烯烃中；而冠醚不与高锰酸根结合，使游离的高锰酸根反应活性很高，从而快速发生反应。
5. 重要特征及其应用——自组装（产生高度有序的过程）
细胞膜的两侧都是水溶液，水是极性分子，而构成膜的两性分子的头基是极性基团而尾基是非极性基团。头基为亲水基团，头部会朝向水溶液一侧，从而实现自组装。
2020年，我国博士后王振元：潜心创新，成功开发出超分子生物催化技术，打破了国外巨头在化妆品高端原料市场的垄断地位。
超分子的未来发展：通过对超分子研究，人们可以模拟生物系统，复制出一些新材料，如：新催化剂、新药物、分子器件、生物传感器等功能材料。
表面活性剂：从分子结构上说，也可以叫“两亲分子”，一端为亲水基团，另一端为疏水基团。
硬脂酸根（传统肥皂的有效成分之一）
十二烷基苯磺酸根（合成洗涤剂中常用的表面活性剂）
低浓度时，优先在溶液表面形成单分子层，降低表面张力。高浓度时，剩余的表面活性剂在溶液中形成胶束。
1.下列不能形成配位键的组合是( )A.Ag＋、NH3 B.H2O、H＋C.C3＋、CO D.Ag＋、H＋
2.若X、Y两种粒子之间可形成配位键，则下列说法正确的是( )A.X、Y只能是分子B.X、Y只能是离子C.若X提供空轨道，则Y至少要提供一对孤电子对D.一定是X提供空轨道，Y提供孤电子对
3.下列关于配位化合物的叙述中，不正确的是( )A.配位化合物中一定存在配位键B.配位化合物中只有配位键C.[Cu(H2O)6]2＋中的Cu2＋提供空轨道，H2O中的氧原子提供孤电子对形成 配位键D.配位化合物在半导体等尖端技术、医学科学、催化反应和材料化学等 领域都有广泛的应用
4.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
5.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
6.某物质的结构如图所示：下列有关该物质的分析中正确的是( )A.该物质分子中不存在σ键B.该物质的分子内只存在共价键和配位键两种作用力C.该物质是一种配合物，其中Ni原子为中心原子D.该物质的分子中C、N、O原子均存在孤电子对
7.Cu2＋能与NH3、H2O、OH－、Cl－等形成配位数为4的配合物。(1)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成Na2[Cu(OH)4]。①画出配离子[Cu(OH)4]2－中的配位键________________。
②Na2[Cu(OH)4]中除了配位键外，还存在的化学键类型有_____(填字母)。A.离子键 B.金属键 C.极性共价键 D.非极性共价键
(2)金属铜与氨水或过氧化氢都不能反应，但可与氨水和过氧化氢的混合溶液发生反应：Cu＋H2O2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－。其原因是__________________________________________________________。
过氧化氢为氧化剂，将Cu氧化为Cu2＋，氨分子与Cu2＋形成配位键
8.超分子化学已逐渐扩展到化学的各个分支，还扩展到生命科学和物理学等领域。由M将2个C60分子、2个p-甲酸丁酯吡啶及2个CO分子利用配位键自组装的超分子结构如图所示：
(1)M处于第五周期第ⅥB族，价电子排布与Cr相似，它的基态价电子排布式是　　　 ；核外未成对电子数是　 个。 
(2)该超分子中存在的化学键类型有　　　。 A. σ键 B. π键 C. 离子键 D. 氢键
(3)该超分子中配体CO提供孤电子对的原子是　　(填元素符号)，p-甲酸丁酯吡啶配体中C原子的杂化方式有　　 　。