化学选择性必修2第四节 配合物与超分子评课ppt课件

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学习目标 1min
自学指导 5min
阅读课本第81-84页，完成课堂导学案
自学检测 3min
无水CuSO4固体是白色的，但CuSO4·5H2O晶体却是蓝色的，为什么呢？
CuSO4 CuSO4·5H2O
教师点拨 25min
观察下列溶液的颜色，有什么规律？
相同阴离子的溶液对照：蓝色不是由这些阴离子导致的
共性：初步结论：
固态二价铜盐不一定显蓝色，结论：Cu2+在水溶液中常显蓝色。
理论解释：Cu2+与水结合显蓝色或绿色规律：结晶水少→多，晶体颜色绿→蓝
Cu2+与H2O间是通过什么化学键形成[Cu(H2O)4]2+呢？
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。
“电子对给予—接受”键被称为配位键。实质上是一种特殊的共价键
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。
③配位键同样具有饱和性和方向性。一般来说，多数过渡金属元素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+、Ag+、C3+、Cr3+等）
提供空轨道接受孤电子对的
例如：[Cu(H2O)4]2＋中的配位键可表示为四水合铜离子
通常把金属离子或原子(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等均为配合物。
[Cu(NH3)4 ]SO4
(2)组成:一般是由内界和外界构成，内界由中心离子 （或原子）、配体构成。
中心原子：提供空轨道接受孤电子对的原子。中心原子一般都是带正电荷的阳离子(此时又叫中心离子)，最常见的有过渡金属离子：Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、Zn2＋等。
配体：提供孤电子对的阴离子或分子，如Cl－、NH3、H2O等。配体中直接同中心原子配位的原子叫做配位原子。配位原子必须是含有孤电子对的原子，如NH3中的N，H2O中的O等。
配位数：直接与中心原子形成的配位键的数目。如[Fe(CN)6]4－中Fe2＋的配位数为6。
请根据给出的配合物完成下表
[Ag(NH3)2]＋
[Fe(CN)6]3－
[C(NH3)5Cl]2＋
氨水过量后沉淀逐渐溶解，得到深蓝色的透明溶液
Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－
3. 配合物的的相关实验
配位键的强度有大有小，有的配合物较稳定，有的配合物较不稳定。通常情况，较稳定的配合物可以转化为稳定性更强的配合物。
溶剂极性：乙醇 < 水[Cu(NH3)4]SO4·H2O在乙醇中的溶解度小
利用硫氰化铁配离子的颜色，可鉴定溶液中存在Fe3＋；又由于该离子的颜色极似血液，常被用于电影特技和魔术表演。
Ag＋＋Cl－=AgCl↓
AgCl＋2NH3==[Ag(NH3)2]＋＋Cl－
电解氧化铝的助熔剂 Na3[AlF6]
热水瓶胆镀银（银镜反应） [Ag(NH3)2]OH
(1)在生产、生活中的应用
(2)生命体中的应用
第二代铂类抗癌药（碳铂）
电负性：F＞H，使得NF3提供孤电子对的能力小于NH3。
思考(1)人体内血红蛋白是Fe2＋卟啉配合物，Fe2＋与O2结合形成配合物，而CO与血红蛋白中的Fe2＋也能形成配合物。根据生活常识，比较其配合物的稳定性。
血红蛋白中Fe2＋与CO形成的配合物更稳定。
(2)[Cu(NH3)4]2＋与[Cu(H2O)4]2＋哪个配位离子更稳定？原因是什么？
[Cu(NH3)4]2＋更稳定。因为N和O都有孤电子对，但O的电负性大，吸引孤电子对的能力强，故NH3提供孤电子对的能力比H2O大。
(3)NH3与Cu2＋形成配合物，但NF3很难与Cu2＋形成配合物，原因是什么？
(1)配合物的稳定性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(或离子)的金属原子(或离子)相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。(2)配位键的稳定性①电子对给予体形成配位键的能力：NH3＞H2O。②接受体形成配位键的能力：H＋＞过渡金属＞主族金属。
Cu(NH3)4 Cu(H2O)4 Fe(SCN)2+
(2)能区别[C(NH3)4Cl2]Cl和[C(NH3)4Cl2]NO3两种溶液的试剂是（ ）。 A.AgNO3溶液 B.NaOH溶液 C.CCl4 D.浓氨水
超分子有的是有限的，有的是无限伸展的
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。
分子是广义的，包括离子。
主要是静电作用、范德华力和氢键等
双螺旋DNA的两条分子链是通过什么结合的？
2. 重要特征及其应用
常见的DNA碱基配对结构
A T
G C
DNA碱基对是通过氢键相互识别并结合的
错开后空间结构不匹配，不能形成稳定结构
通过氢键给体和受体的结合关系来实现分子识别的。
超分子是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
②分离 C60 和 C70
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
15-冠-5 填充模型
12-冠-4 球棍模型
冠醚是皇冠状的分子，可有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子
③冠醚识别碱金属阳离子
表3-6 冠醚识别钾离子
18-冠-6–K+超分子
冠醚与金属阳离子通过配位作用相结合，不同大小的冠醚可以识别不同大小的碱金属离子。
冠醚环的大小与金属离子匹配，才能识别
冠醚能与阳离子尤其是碱金属阳离子作用，并且随环的大小不同而与不同的金属离子作用，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。
超分子应用举例：相转移催化剂
高锰酸钾溶液可以氧化甲苯，从而褪色。 但是高锰酸钾溶解在水中，难溶于甲苯，难以和甲苯充分接触；将甲苯和18-冠-6混合后与高锰酸钾水溶液反应，可以加快反应速率。
超分子组装的过程称为分子自组装，自组装过程是使超分子产生高度有序的过程。
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。
烷基磺酸根离子在水中自组装为胶束
纯水 洗涤灵 胶束
人体细胞和细胞器的膜是双分子膜，双分子膜是由大量两性分子(一端有极性、另一端无极性)组装而成的。为什么双分子膜以头向外而尾向内的方式排列？这是由于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。
超分子技术在催化、分析、药物合成、染料合成等领域都有应用。
已报道的超分子大环主体有：DNA，冠醚，环糊精，杯芳烃，杯吡咯，杯咔唑，瓜环胡葫芦脲，柱芳烃等。
认识配位键及配位化合物
Cu2＋+ 4H2O=[Cu(H2O)4]2＋
sp3杂化 2σ+2孤→3σ+1孤
H3O+兼有水和氢离子的性质
说明Cl－、NH3均处于内界
故该配合物中心原子Pt的配位数为6，电荷数为4，Cl－和NH3分子均与Pt4＋配位。
凡能给出H＋的物质中一般含有配位键
＋H2―→C2H5OC2H5＋H2O
CO CN-
Ag＋、H＋、C3＋能提供空轨道，NH3、H2O、CO能提供孤电子对
分子以非共价键或仅以分子间作用力形成超分子
一方能够提供孤电子对，另一方具有能够接受孤电子对的空轨道
N B
NO3- NO2-
3σ 2σ+1孤