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文檔簡介
第二單元 配合物是如何形成的,請大家思考: 我們學習了哪些化學鍵?,什么叫配位鍵?,一個原子提供一對電子,與另一個接受電子的原子形成的共價鍵。即:成鍵的兩個原子一方提供孤對電子,一方提供空軌道而形成的共價鍵。,試舉一例含配位鍵的物質!,銨鹽,水合氫離子,配合物在生活、生產和科技等方面都具有十分重要的應用:,在植物生長中起光合作用的葉綠素,是一種含鎂的配合物;人和動物血液中起著輸送氧作用的血紅素,是一種含有亞鐵的配合物;維生素B12是一種含鈷的配合物;人體內各種酶(生物催化劑)的分子幾乎都含有以配合狀態(tài)存在的金屬元素?;どa、污水處理、汽車尾氣處理、模擬生物固氮都需要一些特殊性能的配合物作催化劑。,血紅素,葉綠素,維生素B12,維爾納 (Werner, A, 18661919) 瑞士無機化學家,因創(chuàng)立配位化學而獲得1913年諾貝爾化學獎。,配位化學的奠基人維爾納,中國無機化學家和教育 家,1981年當選為中國科學院化學部學部委員。長期從事無機化學和配位化學的研究工作,是中國最早進行配位化學研究的學者之一。,戴安邦,(1901-1999),第一課時,人類對配合物結構的認識,認識銅氨離子,交流與討論,比較H+NH3=NH4+ Cu2+4NH3=Cu(NH3)42+ 提出Cu2+與NH3分子結合生成的Cu(NH3)42+的設想。,配體有孤電子對,中心離子 有空軌道,配位鍵的存在是配合物與其它物質最本質的區(qū)別,一、配合物的概念,一、配合物的概念,概念:由提供孤電子對的配體與接受孤電子對的中心原子以配位鍵結合形成的化合物稱為配合物。,問題解決,請根據Cu(NH3)42+中配位鍵的形成,總結配位鍵的形成的條件。,配位鍵形成的條件: 一個原子有孤電子對,另一個原子有接受孤 電子對的空軌道。,二、配合物的組成,比較明礬KAl(SO4)212H2O 與硫酸四氨合銅Cu(NH3)4SO4兩者的電離,KAl(SO4)212H2O= K+Al3+2SO42-+12H2O Cu(NH3)4SO4=Cu(NH3)42+SO42-,二、配合物的組成,內界是配位單元,外界是簡單離子。內外界之間是完全電離的。,K3Cr(CN)6,內界,外界,內界又由中心原子 和配位體及配位數構成:,(1) 內界與外界,二、配合物的組成,Cu(NH3)4 SO4,問題解決,在Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、H2O、NH3、F-、CN-、CO中,哪些可以作為中心原子?哪些可以作為配位體?,中心原子:Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+ 配位體:H2O、NH3、F-、CN-、CO,二、配合物的組成,(2) 中心原子、配位體、配位數,中心原子:能夠接受孤電子對的離子,多為過渡金屬元素的離子。 配位體:提供孤電子對的分子或離子;其中提供孤電子對的原子叫配位原子,常見的配位原子有鹵素原子X、O、S、N、P、C。,二、配合物的組成,(2) 中心原子、配位體、配位數,配位數,常見金屬離子的配位數,二、配合物的組成,(2) 中心原子、配位體、配位數,配位數 :配位體不是同一種分子或離子時,配位數要兩者相加。,如:Co(NH3)5ClCl2 這種配合物,其配位體有兩種:NH3、Cl-,配位數為5+1=6。,思考: KPtCl3(NH3) 其配位數為_。,4,問題解決,現有兩種配合物晶體Co(NH3)6Cl3和Co(NH3)5ClCl2,一種為橙黃色,另一種為紫紅色。請設計實驗方案將這兩種配合物區(qū)別開來。,提示:先寫出兩者的電離方程式進行比較。,問題解決,兩者在水中發(fā)生電離: Co(NH3)6Cl3=Co(NH3)63+3Cl- Co(NH3)5ClCl2=Co(NH3)5Cl2+2Cl- 比較可知:兩者電離出的Cl-的量不同,設計實驗時可從這一條件入手,加Ag+沉淀Cl-,然后測量所得沉淀量就可加以區(qū)別。,提供1molCl,Co(NH3)6Cl3需89.2g, Co(NH3)5ClCl2需125.3g,問題解決,具體步驟: 1、稱取相同質量的兩種晶體,分別配成溶液。 2、向兩種溶液中加入足量的AgNO3溶液。 3、靜置,過濾。 4、洗滌沉淀,干燥 5、稱量。 結果:所得固體質量多的即為Co(NH3)6Cl3, 所得固體質量少的即為Co(NH3)5ClCl2 。,課堂小結,一、配合物的概念:配位鍵 二、配合物的組成:配位體+中心原子,什么叫配合物,由提供孤電子對的配體與接受孤電子對的中心原子以配位鍵結合形成的化合物稱為配合物。,請思考NH4Cl是否是配合物?,配合物的組成,Cu(NH3)4 SO4,NH3中的N為配位原子,分析下列配合物的組成,Ag(NH3)2OH Co(NH3)6Cl3 K4Fe(CN)6 KPt(NH3)Cl3 Co(NH3)5Cl( NO3)2 Cr(H2O)5ClCl2H2O,配合物中心原子(離子)價態(tài)的判斷,Ag(NH3)2OH Co(NH3)6Cl3 K4Fe(CN)6 KPt(NH3)Cl3 Co(NH3)5Cl( NO3)2 Cr(H2O)5ClCl2H2O,配合物的結構和性質,原子在形成分子時,為了增強成鍵能力,使分子的穩(wěn)定性增加,趨向于將不同類型的原子軌道重新組合成能量、形狀和方向與原來不同的新原子軌道。這種重新組合稱為雜化;雜化后的原子軌道稱為雜化軌道。,(1)只有能量相近的軌道才能相互雜化。 (2)形成的雜化軌道數目等于參加雜化的原子軌道數目。 (3)雜化軌道成鍵能力大于原來的原子軌道。因為雜化軌道的形狀變成一頭大一頭小了,用大的一頭與其他原子的軌道重疊,重疊部分顯然會增大。,關于雜化軌道的注意點,配合物的結構和性質,Ag(NH3)2+的成鍵情況,Ag+空的5s軌道和5p軌道形成sp雜化軌道,接受2個NH3分子提供的孤電子對,形成直線形的Ag(NH3)2+ 。,配合物的結構和性質,Zn(NH3)42+的成鍵情況和空間結構,Zn2+形成sp3雜化軌道,接受4個NH3分子提供的孤電子對形成4個配位鍵,得到正四面體型的Zn(NH3)42+ 。,配合物的結構和性質,Cu(NH3)42+的成鍵情況和空間結構,Cu2+形成dsp2雜化軌道,接受4個NH3分子提供的孤電子對,形成平面正方形的Cu(NH3)42+ 。,配合物的結構和性質,Pt(NH3)2Cl2的成鍵情況和空間結構,Pt2+形成dsp2雜化軌道,接受2個NH3 和2個Cl-離子提供的孤電子對,形成平面正方形的Pt(NH3)2Cl2 。,練習題1,向AgNO3溶液中滴加氨水至沉淀溶解可形成Ag(NH3)2+配離子。Ag+空的 軌道和 軌道可以形成 雜化軌道。NH3分子中N原子有 對孤電子對,N原子上的孤電子對進入Ag+空的 雜化軌道形成配位鍵。Ag+有 個空的 雜化軌道,可以接受2個NH3分子提供的孤電子對,形成 型的Ag(NH3)2+。,5s,5p,sp,1,sp,2,sp,直線,練習題2,Zn(NH3)4SO4中,Zn2+與NH3以 相結合,形成配合物的內界 , 為配合物的外界。Zn2+接受4個NH3分子中氮原子提供的孤電子對,形成 個配位鍵,Zn2+提供4個空 雜化軌道接受孤電子對是 ,NH3分子中氮原子提供孤電子對,是配位原子,NH3分子是 ,Zn(NH3)42+中,Zn2+的配位數是 。,配位鍵,Zn(NH3)42+,SO42,4,sp3,中心原子(離子),配位體,4,配合物的結構和性質,Ag(NH3)2+的成鍵情況和空間結構,Ag+空的5s軌道和5p軌道形成sp雜化軌道,接受2個NH3分子提供的孤電子對,形成直線形的Ag(NH3)2+。,配合物的結構和性質,Zn(NH3)42+的成鍵情況和空間結構,Zn2+形成sp3雜化軌道,接受4個NH3分子提供的孤電子對形成4個配位鍵,得到正四面體型的Zn(NH3)42+。,配合物的結構和性質,Cu(NH3)42+的成鍵情況和空間結構,Cu2+形成dsp2雜化軌道,接受4個NH3分子提供的孤電子對形成配位鍵,得到平面正方形的Cu(NH3)42+。,配合物的結構和性質,Pt(NH3)2Cl2的成鍵情況和空間結構,Pt2+形成dsp2雜化軌道,接受2個NH3分子和2個Cl提供的孤電子對形成配位鍵,得到平面正方形的Pt(NH3)2Cl2。,中結構對稱,分子無極性;的分子有極性,據相似相溶規(guī)則可知,前者溶解度小而后者大。,含有兩種或兩種以上配位體的配合物,若配合物在空間排列方式不同,就能形成不同幾何構型的配合物。,什么叫同分異構體?請舉2例。 什么叫手性異構體?什么叫手性碳原子? 什么叫順反異構體?,反式 順式,思考題: 順式Pt (NH3)2Cl2和反式Pt (NH3)2Cl2屬于手性異構體嗎?,思考題: 向下列配合物的水溶液中加入AgNO3溶液,不能生成白色沉淀的是 A、Co(NH3)4Cl2Cl B、Co(NH3)3Cl3 C、Co(NH3)6Cl3 D、Co(NH3)5ClCl2,答案:B,思考題: 向銀氨溶液中加入NaCl溶液,無白色沉淀產生,說明銀氨溶液中 (填離子符號)離子濃度很小。若加入 KI溶液有黃色沉淀產生,說明 很小。若向銀氨溶液中加入鹽酸立即產生白色沉淀,寫出此反應的離子方程式 。,Ag+,AgI的溶解度,Ag(NH3)2+2H+Cl=AgCl+2NH4+,Ag(NH3)2+OH+3H+Cl= AgCl+H2O+2NH4+,思考題: 硝酸銀溶液中分別滴加NaOH溶液,氯化銨溶液,都會立即產生沉淀。請分別寫出反應的離子方程式。如果把它們三者以一定的濃度比混合,得到的卻是澄清透明的溶液,請加以解釋,并寫出相關的反應方程式。,Ag+OH=AgOH,2AgOH=Ag2O+H2O,Ag+Cl=AgCl,AgNO3+2NH4Cl+2NaOH = Ag(NH3)2Cl +NaNO3+NaCl+2H2O,同分異構體,什么叫同分異構體? 配合物是否存在同分異構體? 配合物的同分異構體的性質是否有區(qū)別?,思考題: 0.01mol氯化鉻(CrCl36H2O)在水溶液中用過量硝酸銀溶液處理,產生0.02mol AgCl沉淀。此氯化鉻最可能是 ACr(H2O)6Cl3 BCr(H2O)5ClCl2H2O CCr(H2O)4Cl2Cl2H2O DCr(H2O)3Cl33H2O,答案:B,思考題: 寫出Ag(NH3)2OH的中心離子、配位原子、配位數并寫出它電離的離子方程式。,中心離子:Ag+ 配位原子:NH3分子中的N原子 配位數:2,Ag(NH3)2OHAg(NH3)2+OH,配合物的穩(wěn)定性,配合物具有一定的穩(wěn)定性,配合物中的配位鍵越強,配合物越穩(wěn)定。 當作為中心原子的金屬離子相同時,配合物的穩(wěn)定性與配體的性質有關。,配合物的穩(wěn)定性,(1)中心離子的影響 簡單陽離子,半徑越小穩(wěn)定性越強。 (2)配位原子電負性的影響 配位原子的電負性越大,配合物越穩(wěn)定;配位原子電負性越小,配合物越不穩(wěn)定。 (3)配位體堿性越強,配合物越穩(wěn)定。,配合物的穩(wěn)定性,下列各配合物的穩(wěn)定性,判斷不正確的是 A、Fe(CN)63Fe(SCN)63 B、Co(NH3)62+Co(NH3)63+ C、AlF63AlBr63 D、Cu(NH3)42+Zn(NH3)42+ (Cu2+的半徑小于Zn2+的半徑),答案:B,思考題: 向CoCl2溶液中滴加氨水,使生成的Co(OH)2沉淀溶解生成Co(NH3)62。此時向溶液中通入空氣,得到的產物中有一種其組成可用CoCl35NH3表示。把分離出的CoCl35NH3溶于水后立即加硝酸銀溶液,則析出AgCl沉淀。經測定,每1mol CoCl35NH3只生成2mol AgCl。請寫出表示此配合物結構的化學式(鈷的配位數為6):_,此配合物中Co的化合價為_。,Co(NH3)5ClCl2,+3,配合物的應用,配合物在許多方面有廣泛的應用,在實驗研究中,常用形成配合物的方法來檢驗金屬離子、分離物質、定量測定物質的組成。,在生產中,配合物被廣泛應用于染色、電鍍、硬水軟化、金屬冶煉領域。,在許多尖端領域如激光材料、超導材料、抗癌藥物的研究、催化劑的研制等方面,配合物發(fā)揮著越來越大的作用。,一、科學研究中的應用,1、離子鑒定:,Ni2+與丁二肟反應,生成血紅色配合物。,2、離子分離:,配合物的應用,乙烯催化氧化制乙醛,催化機理,配合物的應用,二、工業(yè)催化中的應用,三、冶金電鍍中的應用,高純度金屬制備(Fe,Ni,Co),貴金屬的提取,配合物的應用,四、生物醫(yī)藥中的應用,醫(yī)藥行業(yè) 治癌藥物順鉑Pt(NH3)2Cl2,生物大分子,(有抗癌活性) (無抗癌活性),配合物的應用,五、配合物與生物固氮,合氮酶中Fe-Mo中心結構示意圖,配合物的應用,將大氣中游離態(tài)氮轉化為化合態(tài)氮的過程叫氮的固定,(1998年高考)起固定氮作用的化學反應是 A、氮氣與氫氣在一定條件下反應生成氨氣 B、一氧化氮與氧氣反應生成二氧化氮 C、氨氣經催化氧化生成一氧化氮 D、由氨氣制碳酸氫銨和硫酸銨,答案:A,思考題:,要證明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+,進行如下實驗操作時,最佳順序為 加入足量氯水 加入足量酸性高錳酸鉀溶液 加入少量NH4SCN溶液
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