2024_2025学年新教材高中化学第三章晶体结构与性质第四节配合物与超分子学案新人教版选择性必修第二册.docVIP

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第四节协作物与超分子

必备学问·自主学习

一、协作物

1．配位键

由一个原子单方面供应孤电子对，而另一个原子供应空轨道而形成的共价键，即“电子对赐予——接受”键，是一类特殊的共价键。

2．配位化合物

(1)定义：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)以配位键结合形成的化合物，简称协作物。

(2)协作物的形成举例

试验操作

试验现象

有关离子方程式或缘由分析

滴加氨水后，试管中首先出现蓝色沉淀，氨水过量后沉淀慢慢溶解，滴加乙醇后析出深蓝色晶体

Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))

Cu(OH)2＋4NH3===

[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－

[Cu(NH3)4]2＋＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋H2Oeq\o(=====,\s\up7(乙醇),\s\do5())[Cu(NH3)4]SO4·H2O↓

溶液颜色变红

Fe3＋与SCN－可形成红色配离子

(情境思索)在血液中，氧气的输送是由血红蛋白来完成的。载氧前，血红蛋白中Fe2＋与卟啉环中的四个氮原子和蛋白质链上咪唑环的氮原子均通过配位键相连。此时，Fe2＋没有嵌入卟啉环平面，而是位于其上方约0.08nm处。载氧后，氧分子通过配位键与Fe2＋连接，使Fe2＋滑入卟啉环中。

由于一氧化碳分子也能通过配位键与血红蛋白中Fe2＋结合，并且结合实力比氧气分子与Fe2＋的结合实力要强得多，从而导致血红蛋白失去载氧实力。当一氧化碳的浓度超过确定量时，会导致人体因缺氧而中毒。

(1)依据生活常识，比较说明其协作物的稳定性。

提示：血红蛋白中Fe2＋与CO形成的协作物更稳定。

(2)还有哪种氧化物也可与血红蛋白中的Fe2＋结合？

提示：NO中毒原理同CO。

二、超分子

1．超分子

超分子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。

2．超分子的应用

(1)分别C60和C70

将C60和C70的混合物加入一种空腔大小适配C60的“杯酚”中，得到超分子“杯酚”C60和C70；加入甲苯溶剂，甲苯将C70溶解，经过滤后分别出C70；再向不溶物中加入氯仿，氯仿溶解“杯酚”而将不溶解的C60释放出来并沉淀。从而将C60和C70分别开来。

(2)冠醚识别碱金属离子

冠醚分子中有大小不同的空穴适配不同大小的碱金属离子，而形成冠醚—碱金属离子超分子。

3．超分子的重要特征：分子识别和自组装。

关键实力·合作学习

学问点一配位键

1．配位键的概念

配位键是一种特殊的共价键。供应孤电子对的原子与接受孤电子对的原子之间形成的共价键。

2．配位键的形成条件

(1)成键原子一方能供应孤电子对。如分子有NH3、H2O、HF、CO等；离子有

Cl－、OH－、CN－、SCN－等。

(2)成键原子另一方能供应空轨道。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。

3．配位键的表示方法

用箭头“―→”来表示孤电子对的共用状况，其中箭头由供应孤电子对的配位体指向供应空轨道的中心离子。

4．配位键的稳定性

(1)电子对赐予体形成配位键的实力：NH3H2O。

(2)接受体形成配位键的实力：H＋＞过渡金属＞主族金属。

(3)配位键越强，协作物越稳定。如

(1)NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))中的配位键与其他三个N—H的键参数是否相同？

提示：相同。NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))可看成NH3分子结合1个H＋后形成的，NH3的中心原子氮实行sp3杂化，孤电子对占据一个轨道，3个未成键电子占据另3个杂化轨道，分别结合3个H原子形成3个σ键，由于孤电子对的排斥，所以空间结构为三角锥形，键角压缩至107°。但当有H＋时，N原子的孤电子对会进入H＋的空轨道，以配位键形成NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))，这样N原子就不再存在孤电子对，键角复原至109°28′，故NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))为正四面体形，4个N—H完全一样，配位键与一般共价键形成过程不同，但性质相同。

(2)共价键有饱和性，但NH3为什么仍能与H＋结合生成NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))呢？

提示：NH3有孤电子对，H＋有空轨道，NH3中的孤电子对进入H＋的空轨道，两者共用形成化学键。

(3)配位键中供应孤电子对的物质通常是哪些？

提示：供应孤电子对通