高中化學(xué)選擇性必修二 3.4 配合物與超分子 學(xué)案

1、 第四節(jié)配合物與超分子一、配合物1配位鍵(1)概念：成鍵原子一方提供孤電子對(duì)，另一方提供空軌道形成的共價(jià)鍵。【注】配位鍵是一種特殊的共價(jià)鍵。配位鍵中的共用電子對(duì)是由成鍵單方提供的，而其他的共價(jià)鍵的共用電子對(duì)是由成鍵雙方提供的。(2)配位鍵的形成條件成鍵原子一方能提供孤電子對(duì)。如分子有NH3、H2O、HF、CO等；離子有Cl、OH、CN、SCN等。成鍵原子另一方能提供空軌道。如H、Al3、B及過(guò)渡金屬的原子或離子。(3)配位鍵同樣具有飽和性和方向性。一般來(lái)說(shuō)，多數(shù)過(guò)渡金屬的原子或離子形成配位鍵的數(shù)目是基本不變的，如Ag形成2個(gè)配位鍵；Cu2形成4個(gè)配位鍵等。2配位化合物 (1)配合物的概念：把金

2、屬離子或原子(稱為中心離子或原子)與某些分子或離子(稱為配體或配位體)以配位鍵結(jié)合形成的化合物稱為配位化合物，簡(jiǎn)稱配合物。如Cu(NH3)4SO4、Ag(NH3)2OH、NH4Cl等均為配合物。(2)配合物的形成實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有關(guān)離子方程式滴加氨水后，試管中首先出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，氨水過(guò)量后沉淀逐漸溶解，滴加乙醇后析出深藍(lán)色晶體Cu(NH3)4SO4H2OCu22NH3H2O=Cu(OH)22NHeq oal(,4)、Cu(OH)24NH3=Cu(NH3)422OH溶液變血紅色Fe33SCN=Fe(SCN)3白色的AgCl沉淀消失，得到澄清的無(wú)色溶液A_gCl2NH3Ag(NH3)_2Cl上述實(shí)驗(yàn)

3、現(xiàn)象產(chǎn)生的原因主要是配離子的形成。以配離子Cu(NH3)42為例，NH3分子中氮原子的孤電子對(duì)進(jìn)入Cu2的空軌道，Cu2與NH3分子中的氮原子通過(guò)共用氮原子提供的孤電子對(duì)形成配位鍵。配離子Cu(NH3)42可表示為。(3)配合物的組成配合物Cu(NH3)4SO4其組成如下圖所示：中心原子是提供空軌道接受孤電子對(duì)的原子。中心原子一般都是帶正電荷的陽(yáng)離子(此時(shí)又叫中心離子)，過(guò)渡金屬離子最常見(jiàn)的有Fe3、Ag、Cu2、Zn2等。配體是提供孤電子對(duì)的陰離子或分子，如Cl、NH3、H2O等。配體中直接同中心原子配位的原子叫做配位原子。配位原子必須是含有孤電子對(duì)的原子，如NH3中的N原子，H2O中的O原

4、子等。配位數(shù)是直接與中心原子形成的配位鍵的數(shù)目。如Fe(CN)64中配位數(shù)為6。3配合物的形成對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)溶解性的影響：一些難溶于水的金屬氯化物、溴化物、碘化物、氰化物，可以依次溶于含過(guò)量Cl、Br、I、CN和氨的溶液中，形成可溶性的配合物。 (2)顏色的改變：當(dāng)簡(jiǎn)單離子形成配離子時(shí)，顏色常發(fā)生變化，根據(jù)顏色的變化可以判斷是否有配離子生成。如Fe3與SCN在溶液中可生成配位數(shù)為16的配離子，這種配離子的顏色是血紅色的，反應(yīng)的離子方程式如下： Fe3nSCN=Fe(SCN)n3n(n16)。(3)穩(wěn)定性增強(qiáng)：配合物具有一定的穩(wěn)定性，配合物中的配位鍵越強(qiáng)，配合物越穩(wěn)定。當(dāng)作為中心原子的金

5、屬離子相同時(shí)，配合物的穩(wěn)定性與配體的性質(zhì)有關(guān)。如血紅素中的Fe2與CO分子形成的配位鍵比Fe2與O2分子形成的配位鍵強(qiáng)，因此血紅素中的Fe2與CO分子結(jié)合后，就很難再與O2分子結(jié)合，使血紅蛋白失去輸送O2的功能，從而導(dǎo)致人體CO中毒。4配合物內(nèi)界中共價(jià)鍵數(shù)目的判斷若配體為單核離子如Cl等，可以不予計(jì)入，若為分子，需要用配體分子內(nèi)的共價(jià)鍵數(shù)乘以該配體的個(gè)數(shù)，此外，還要加上中心原子與配體形成的配位鍵，這也是鍵。例如：配合物Co(NH3)4Cl2Cl的共價(jià)鍵數(shù)為344218?！就卣埂颗湮绘I與共價(jià)鍵的關(guān)系形成過(guò)程不同：配位鍵實(shí)質(zhì)上是一種特殊的共價(jià)鍵，在配位鍵中一方提供孤電子對(duì)，另一方具有能夠接受孤電子

6、對(duì)的空軌道。普通共價(jià)鍵的共用電子對(duì)是由成鍵原子雙方共同提供的。配位鍵與普通共價(jià)鍵的實(shí)質(zhì)相同。它們都被成鍵原子雙方共用，如在NHeq oal(,4)中有三個(gè)普通共價(jià)鍵、一個(gè)配位鍵，但四者是完全相同的。同普通共價(jià)鍵一樣，配位鍵可以存在于分子中如Ni(CO)4，也可以存在于離子中(如NHeq oal(,4)。二、超分子1概念：由兩種或兩種以上的分子通過(guò)分子間相互作用形成的分子聚集體?！咀ⅰ砍肿佣x中的分子是廣義的，包括離子。2超分子的實(shí)例(1)分離C60和C70(2)冠醚識(shí)別堿金屬離子冠醚是皇冠狀的分子，可有不同大小的空穴適配不同大小的堿金屬離子(3)超分子兩個(gè)的重要特征分子識(shí)別、自組裝。練習(xí)1下

7、列關(guān)于配位化合物的敘述中，不正確的是()A配位化合物中必定存在配位鍵B配位化合物中只有配位鍵CCu(H2O)42中的Cu2提供空軌道，H2O中的氧原子提供孤電子對(duì)形成配位鍵D配位化合物在半導(dǎo)體等尖端技術(shù)、醫(yī)學(xué)科學(xué)、催化反應(yīng)和材料化學(xué)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用答案 B含有配位鍵的化合物就是配位化合物，但配位化合物還會(huì)含有共價(jià)鍵、離子鍵等，B錯(cuò)誤。練習(xí)2(1)Zn的氯化物與氨水反應(yīng)可形成配合物Zn(NH3)4Cl2，1 mol該配合物中含有鍵的數(shù)目為_(kāi)。(2)關(guān)于配合物Zn(NH3)4Cl2的說(shuō)法正確的是_。A配位數(shù)為6B配體為NH3和ClCZn(NH3)42為內(nèi)界DZn2和NH3以離子鍵結(jié)合解析(1

8、)Zn(NH3)4Cl2中Zn(NH3)42與Cl形成離子鍵，而1個(gè)Zn(NH3)42中含有4個(gè)NZn鍵(配位鍵)和12個(gè)NH鍵，共16個(gè)鍵，故1 mol該配合物中含有16 mol 鍵，即16NA。(2)Zn2的配位原子個(gè)數(shù)是4，所以其配位數(shù)是4，故A錯(cuò)誤；該配合物中氮原子提供孤電子對(duì)，所以NH3是配體，故B錯(cuò)誤；Zn(NH3)4Cl2中外界是Cl，內(nèi)界是Zn(NH3)42，故C正確；該配合物中，鋅離子提供空軌道，氮原子提供孤電子對(duì)，所以Zn2和NH3以配位鍵結(jié)合，屬于特殊共價(jià)鍵，不屬于離子鍵，故D錯(cuò)誤。答案(1)16NA(2)C練習(xí)3(1)在Ni(NH3)62中Ni2與NH3之間形成的化學(xué)鍵稱為_(kāi)，提供孤電子對(duì)的成鍵原子是_。(2)CaF2難溶于水，但可溶于含Al3的溶液中，原因是_。 (用離子方程式表示，已知AlFeq oal(3,6)在溶液中可穩(wěn)定存在)。(3)配合物Cr(H2O)63中，與Cr3形成配位鍵的原子是_(填元素符號(hào))。解析(1)Ni2與NH3之間形成共價(jià)鍵時(shí)Ni2提供空軌道，N提供孤電子對(duì)，形成配位鍵。(2)CaF2中存在沉淀溶解平衡：CaF2(s)Ca2