第四节 配合物与超分子 [学习目标] 1.通过学习配位键,能从微观角度说明配位键的形成条件,能正确表示配位键。2.通过认识典型的配合物,能判断常见的配合物,能利用配合物的性质去推测配合物的组成。3.通过学习超分子的结构特点与性质,能列举超分子的简单应用。 学习任务1 探究配位键与配合物 1.配位键 [示例] 在四水合铜离子{[Cu(H2O)4]2+}中,Cu2+与水分子间的化学键是由水分子提供孤电子对给予铜离子,铜离子接受水分子提供的孤电子对形成的。 2.配位化合物 (1)概念: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。 (2)常见配合物的形成实验。 实验操作 实验现象 有关离子方程式或原因分析 滴加氨水后,试管中首先出现蓝色沉淀,氨水过量后沉淀逐渐溶解,得到深蓝色的透明溶液,滴加乙醇后析出深蓝色晶体 Cu2++2NH3·H2OCu(OH)2↓+2N、 Cu(OH)2+4NH3[Cu(NH3)4]2++2OH-、 [Cu(NH3)4]2++S+H2O [Cu(NH3)4]SO4·H2O↓ 续 表 实验操作 实验现象 有关离子方程式或原因分析 溶液变为红色 Fe3+与SCN-可形成红色配离子 滴加AgNO3溶液后,试管中出现白色沉淀,再滴加氨水后沉淀溶解,溶液呈无色 Ag++Cl-AgCl↓、 AgCl+2NH3[Ag(NH3)2]++Cl- 材料1 铵根离子的形成过程示意图: 或用下式表示: H+H 材料2 配合物在生命体中大量存在,在半导体等尖端技术、医药科学、催化反应和材料化学等领域都有着广泛的应用。在科学研究和生产实践中,经常利用金属离子和与之配位的物质的性质不同,进行溶解、沉淀或萃取操作来达到分离提纯、分析检测等目的。 探究 配位键的特点和配合物的组成 问题1:共价键有饱和性,但NH3为什么仍能与H+结合生成N呢 提示:NH3中的氮原子有孤电子对,H+有空轨道,NH3中氮原子的孤电子对进入H+的空轨道,两者共用形成配位键。 问题2:配位键可以用“A→B”来表示,其中A是提供孤电子对的原子,B是接受孤电子对的原子,试写出N的结构式;N中的配位键与其他三个N—H的键参数是否相同 提示:;相同。N可看成NH3结合1个H+后形成的,NH3的中心原子N采 取sp3杂化,孤电子对占据1个杂化轨道,3个未成键电子占据另3个杂化轨道,分别结合3个氢原子形成3个σ键,由于孤电子对对成键电子对的排斥作用,所以空间结构为三角锥形,键角压缩至107°。但当有H+时,氮原子的孤电子对会进入H+的空轨道,以配位键形成N,这样氮原子就不再存在孤电子对,键角恢复至109°28′,故N为正四面体形,4个N—H完全一致,配位键与普通共价键形成过程不同,但性质相同。 问题3:NH3和BF3可以通过配位键形成 NH3·BF3,提供孤电子对、空轨道的分别是哪种原子 你能写出NH3·BF3的结构式吗 提示:氮原子提供孤电子对,硼原子提供空轨道;NH3·BF3的结构式可表示为。 问题4:试表示 [Cu(H2O)4]2+和 [Cu(NH3)4]2+的结构(不考虑立体结构),并分析 [Cu(H2O)4]2+与[Cu(NH3)4]2+哪个更稳定,原因是什么 提示:,; [Cu(NH3)4]2+更稳定,因为O的电负性比N的大,吸引孤电子对的能力强,故NH3提供孤电子对的能力比H2O的强。 问题5:配合物[Cu(NH3)4]SO4中含有的化学键类型有哪些 中心离子、配体分别是哪种粒子 1 mol该配合物含有的配体数、σ键数分别为多少 提示:[Cu(NH3)4]SO4中含有的化学键有离子键、共价键和配位键;其中心离子是Cu2+、配体是NH3;1 mol该配合物含有的配体数为4NA,σ键数为20NA。 1.配位键的形成条件 (1)成键原子一方能提供孤电子对。提供孤电子对的分子有NH3、H2O、HF、CO等;提供孤电子对的离子有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。 (3)配位键同样具有饱和性和方向性。一般来说,多数过渡金属的原子或离 ... ...
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