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课件网) 第三章 晶体结构与性质 第四节 配合物与超分子 第2课时 超分子 1.了解超分子的结构特点和性质 3.了解从原子、分子、超分子等不同尺度认识物质结构的意义。通过不同聚集状态物质的重要应用,认识化学技术和社会之间的相互关系,培养科学态度和社会责任的核心素养。 2.了解超分子识别与组装等的应用 学习目标 观看视频：蛋白质自组装形成的超分子 结合视频，观察DNA双螺旋分子链，判断DNA双螺旋结构包含有几个分子？分子之间依靠什么作用结合？ 神奇的超分子，借分子间作用力形成复杂的组织结构 氢键是最强的分子间相互作用，很多分子可以通过氢键相互结合，形成具有固定组成的一个分子簇，这就是所谓的超分子。 核酸的双螺旋结构是靠氢键来保持的 在1987年，由于合成了穴状配体，唐纳德·克拉姆（Donald Cram）让·玛丽·莱恩和查尔斯·佩德森（Charles Pedersen）共享了诺贝尔化学奖。 超分子 1987年诺贝尔化学奖授予了超分子化学研究方面的三位科学家 克拉姆(美国) 佩德森(美国) 莱恩(法国) 2016年索瓦日、斯托达特、费林加，因其在分子机器方面的贡献获得超分子领域的第二次诺贝尔化学奖 超分子长什么样子？ 是如何形成的？ 1. 定义： 由两种或两种以上的分子（或离子）通过分子间相互作用（或非共价键）形成的分子聚集体。 3. 大小： 有的是有限的 2. 作用力：非共价键，主要是范德华力和氢键等。 一、超分子 有的是无限伸展的 注意：超分子定义中的分子是广义的，包括离子。 (1)超分子的特性 ①分子间相互作用：通过非共价键结合，包括氢键、静电作用、疏水作用以及一些分子与金属离子形成的弱配位键等。 ②分子聚集体大小：分子聚集体有的是有限的，有的是无限伸展的。 （2)结构特点：超分子是组成复杂的，有组织的分子聚集体，并保持一定的完整性使其具有明确的微观结构和宏观特性。 (3)范围：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。 分子层 分子团簇 分子长链 注意： 思考与讨论：超分子有何特征及应用？ 化合物2与LiCl的晶体结构（左）及 化合物3与LiCl的晶体结构（右） 锂元素回收方法最新探索 ———利用超分子相互作用从固体、液体中提取锂 离子受体的结构式 化合物2能容纳LiCl、NaCl、KCl及CsCl分子，而化合物3则只能容纳LiCl分子。 在过去20年里，全世界对锂的需求呈爆炸性增长，这主要是因为锂元素在锂离子电池等现代材料中扮演者不可或缺的角色。然而，地球上锂元素的含量是有限的。有学者预测，以现有的趋势消耗下去，锂元素的供给平衡将在2023年被打破，到时便会出现全球性的锂短缺现象。与锂元素消耗的趋势相比，锂资源的回收则显得微不足道。据统计，每年回收的锂还不到消耗的1%。 二、超分子的重要特征 1.分子识别 （1)分离 C60 和 C70 “杯酚” 分离 C60 和 C70 C60 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 观察与思考 冠 醚 是分子中含有多个“氧-亚甲基”-结构单元的大环多醚 皇冠状的分子 冠醚的命名 15-冠-5 12-冠-4 C 原子：2×5 = 10 O 原子：5 10 + 5 = 15 把环上所含C、O原子的总数标注在“冠”字之前，把其中所含氧原子数标注在“冠”之后。 冠醚是皇冠状的分子，有不同大小的空穴，能与正离子，尤其是碱金属离子络合，并随环的大小不同而与不同的金属离子络合，利用此性质可以识别碱金属离子，从而实现选择性结合，在有机反应中可作催化剂。 冠醚的空穴结构对离子有选择作用 资料在线： 冠醚靠什么原子吸引阳离子？ 思考﹒ 讨论 C 原子是环的骨架，稳定了整个冠醚 O原子吸引阳离子 冠醚 冠醚空腔直径/pm 适合的粒子(直径/pm) 12-冠-4 15-冠-5 18 ... ...
