第三章

晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

第四節(jié)

配合物與超分子第1課時

配位鍵與配合物【學(xué)習(xí)目標(biāo)】2、能運用配位鍵解釋某些沉淀溶解、顏色變化等實驗現(xiàn)象。（宏觀辨識與微觀探析”核心素養(yǎng)）【重點難點】配位鍵、配合物的概念、形成條件和組成1、知道配位鍵的特點，認(rèn)識簡單的配位化合物的成鍵特征，能舉例說明某些配位化合物的典型性質(zhì)、存在與應(yīng)用。（證據(jù)推理與模型認(rèn)知”核心素養(yǎng)）無水CuSO4固體是白色的，但CuSO4·5H2O晶體卻是藍色的，為什么呢？CuSO4

CuSO4·5H2O引入新課任務(wù)一：探秘配位鍵的形成過程【實驗3-2】下表中的少量固體溶于足量的水，觀察實驗現(xiàn)象并填寫表格

固體

①CuSO4

②CuCl2?2H2O

③CuBr2④NaCl⑤K2SO4

⑥KBr

固體顏色

白色

綠色深褐色

白色白色白色

那些溶液

呈天藍色

天藍色

天藍色天藍色無色無色無色實驗說明什么離子呈天藍色，什么離子沒有顏色

水溶液中的Cu2+主要以水合離子[Cu(H2O)4]2＋存在，呈天藍色；Na+、K+、SO42-、Br-均無色思考：Cu2+與H2O間是通過什么化學(xué)鍵形成[Cu(H2O)4]2+呢？類比NH4+的形成，推測[Cu(H2O)4]2＋的形成這類“電子對給予-接受”鍵被稱為配位鍵。一方提供空軌道接受孤電子對一方提供孤電子對任務(wù)一：探秘配位鍵的形成過程配位鍵四個N－H鍵性質(zhì)完全相同配位鍵其實就是一種特殊的共價鍵，也具有方向性和飽和性。Cu2+的價層電子構(gòu)型3d9,4s和4p軌道是空的。[Cu(H2O)4]2+的形成過程：激發(fā)雜化H2OH2OH2OH2O[Cu(H2O)4]2+平面正方形Cu2+的雜化類型dsp2任務(wù)一：探秘配位鍵的形成過程結(jié)論：在四水合銅離子中，銅離子與水分子之間的化學(xué)鍵是由水分子提供孤電子對給予銅離子，銅離子接受水分子的孤電子對形成的。思考：Cu2+與H2O結(jié)合成四水合銅離子的過程如何？Cu2++4H2O=Cu(H2O)42+1、配位鍵：由一個原子單獨提供孤電子對，另一個原子提供空軌道而形成的化學(xué)鍵，即“電子對給予—接受”鍵。四水合銅離子一、配位鍵2、表示方法：A—B電子對接受體（

或

AB

）電子對給予體CuOH2H2OH2O2+OH2Cu(H2O)42+任務(wù)一：探秘配位鍵的形成過程一、配位鍵電子對給予體→電子對接受體3.形成條件配體：能提供孤電子對NH3、H2O、CO、HF、OH－、Cl-、CN-、SCN-等電子對接受體電子對給予體中心原子或離子：能提供空軌道H+、Al3+、B、Mg2+、Cu2+、Ag+、Fe3+、Zn2+、Ni2+、Co3+等4.特點：任務(wù)一：探秘配位鍵的形成過程一、配位鍵①配位鍵實質(zhì)是一種特殊的共價鍵屬于

σ

鍵，配位鍵與共價鍵性質(zhì)完全相同.③形成配位鍵可以讓元素的原子突破常見的成鍵數(shù)目②配位鍵同樣具有飽和性和方向性。1.H3O+HNHHH[]+HNHHH[]+或2.NH4+或【課堂練習(xí)】寫出下列物質(zhì)的配位鍵形式3.[Cu(H2O)4]2＋或【課堂練習(xí)】1、硫酸鎳溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4藍色溶液。①[Ni(NH3)6]SO4的中心離子是_______，配體是_________，配位數(shù)是_______。Ni2+6NH3②在[Ni(NH3)6]SO4中Ni2+與NH3之間形成的化學(xué)鍵稱為

,提供孤電子對的成鍵原子是

。配位鍵N2.在酸溶液中，H+能與H2O結(jié)合生成H3O+，試從配位鍵來解釋H3O+的形成。

1、概念：通常把金屬離子或原子(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，簡稱配合物。常見的配合物：［Cu（H2O）4］SO4?H2O、[Ag(NH3)2]OH、[Cu(NH3)4]

SO4二、配位化合物任務(wù)二：再探配位化合物【注意】配合物一定含有配位鍵，但含有配位鍵的化合物不一定是配合物。

如CO、NH4+、H3O+、SO42-、P2O5二、配位化合物2、組成[Cu(NH3

)4]SO4

配體中心離子配位數(shù)＝4中心離子/原子、配體內(nèi)界：外界內(nèi)界外界內(nèi)外界之間以離子鍵結(jié)合[Cu(NH3)4]SO4＝[Cu(NH3)4]2＋＋SO42-任務(wù)二：再探配位化合物提供孤電子對提供空軌道平衡電荷2.配合物的組成(2)配位體：含有孤電子對的原子、分子或陰離子任務(wù)二：再探配位化合物(1)中心原子（離子）：提供空軌道接受孤電子對①一般為帶正電的陽離子(又叫中心離子)，過渡金屬陽離子最常見。②某些非金屬元素，如[SiF6]2-、[SF6]-③過渡金屬原子，

如Fe、Ni、Cr

①原子：通常是含第ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的原子②分子：NH3、H2O、HF、CO、醇、胺、醚等，③陰離子：X-(鹵素離子)、OH－、CN－、SCN－、RCOO－、PO43-(5)配合物離子的電荷數(shù)：等于中心原子或離子與配體總電荷數(shù)的代數(shù)和。如[Fe(SCN)6]3-二、配合物(3)配位原子：配體中直接與中心原子結(jié)合的原子，配位原子必須含有

孤對電子，常見的配位原子有X（鹵素原子）、O、S、N、P等。【牢記】常見的配位原子是VA、VIA、VIIA族元素的原子(4)配位數(shù)：直接同中心原子（離子）配位的分子或離子的數(shù)目叫中心原

子（離子）的配位數(shù)，如[Fe(CN)6]4－中Fe2＋的配位數(shù)為6【規(guī)律】一般是2、4、6、8（配位數(shù)=中心離子化合價的兩倍）請根據(jù)給出的配合物完成下表【課堂練習(xí)】配合物內(nèi)界外界中心粒子配體配位數(shù)[Ag(NH3)2]OH氫氧化二氨合銀KFe[Fe(CN)6]六氰合鐵化亞鐵鉀K3[Fe(CN)6]六氰合鐵酸鉀[Co(NH3)5Cl]Cl2二氯化一氯·五氨合鈷(Ⅱ)Ni(CO)4四羰基鎳[Ag(NH3)2]＋[Fe(CN)6]3－[Co(NH3)5Cl]2＋Ni(CO)4OH-K＋Cl－無Ag+Fe3＋Co3＋NiNH3CN－NH3、Cl－CO2664[Fe(CN)6]3－K＋、Fe2+Fe3＋CN－6小結(jié)：配合物的結(jié)構(gòu)特點：1.配合物有些存在外界、有些無外界（含中性配合單元的配合物沒有外界）如Ni(CO)4；2.中心粒子可以是陽離子，也可以是中性原子；3.配位體可以是離子或分子，可以有一種或同時存在多種；4.配位數(shù)通常為2、4、6、8這樣的偶數(shù)。5.若配位體中兩個原子都有孤電子對,一般半徑大的優(yōu)先為配位原子（即

電負(fù)性相對小的）6.對于具有內(nèi)外界的配合物，內(nèi)外界之間以離子鍵結(jié)合，在水溶液中內(nèi)外界之間完全電離，但內(nèi)界離子較穩(wěn)定一般不能電離出來。[Cu(NH3)4]SO4＝[Cu(NH3)4]2＋＋SO42－

任務(wù)二：再探配位化合物實驗3-3---實驗操作實驗現(xiàn)象實驗原理向盛有4mL0.1mol/LCuSO4溶液的試管里滴加幾滴1mol/L氨水繼續(xù)添加氨水并振蕩試管再向試管中加入極性較小的溶劑(如加入8mL95%乙醇)，并用玻璃棒摩擦試管壁形成難溶物Cu2++2NH3·H2O=Cu(OH)2↓+2NH4+難溶物溶解，得到深藍色的透明溶液Cu(OH)2+4NH3=[Cu(NH3)4](OH)2深藍色晶體為[Cu(NH3)4]SO4·H2O，說明該配合物在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度析出深藍色晶體任務(wù)三：再探配位化合物的形成藍色溶液藍色沉淀深藍色溶液＋氨水＋氨水＋95%乙醇深藍色晶體任務(wù)三：再探配位化合物的形成Cu(OH)2+4NH3

=[Cu(NH3)4](OH)2Cu2++2NH3·H2O=Cu(OH)2

↓+2NH4+[Cu(NH3)4]2++SO42-+H2O

=[Cu(NH3)4]SO4·H2O↓

結(jié)論：NH3的N給出孤電子對，Cu2+接受電子對，以配位鍵形成[Cu(NH3)4]2+穩(wěn)定性：CuNH3

H3NH3NH3N2+CuOH2

H2OH2O

H2O2+＜結(jié)論：H2O、NH3同為中性分子，但電負(fù)性N＜O，N比O更容易給出孤對電子，與Cu2＋形成的配位鍵更強?！舅伎肌肯蛄蛩徙~溶液中滴加氨水，為什么[Cu(H2O)4]2＋轉(zhuǎn)化為[Cu(NH3)4]2＋呢？任務(wù)三：再探配位化合物的形成實驗3-4實驗操作向盛有少量0.1mol/LFeCl3溶液（或任何含F(xiàn)e3+的溶液）的試管中滴加1滴0.1mol/L硫氰化鉀(KSCN)溶液。實驗現(xiàn)象實驗原理溶液變?yōu)檠t色Fe3++nSCN-=[Fe(SCN)n]3-nn

=1-6，隨SCN-的濃度而異配位數(shù)可為1—6配合物Fe(SCN)3中，中心離子是Fe3+，配體是SCN-，配位數(shù)是3應(yīng)用：利用硫氰化鐵配離子的顏色，可鑒定溶液中存在Fe3+，又由于該離子的顏色極似血液，常被用于電影特技和魔術(shù)表演。Fe3＋＋3SCN－?Fe(SCN)3任務(wù)三：再探配位化合物的形成實驗3-4實驗操作向盛有少量0.1moI/LNaCl溶液的試管里滴幾滴0.1mol/LAgNO3溶液，產(chǎn)生難溶于水的白色的AgCl沉淀，再滴入1molL氨水，振蕩，觀察實驗現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象實驗原理AgCl+2NH3===[Ag(NH3)2]ClAg++Cl-===AgCl↓先產(chǎn)生白色沉淀，滴加氨水后白色沉淀溶解，得澄清無色溶液。NH3·H2O銀氨溶液的配制：向AgNO3溶液中逐滴加稀氨水，直到最初生成的沉淀恰好溶解為止。Ag+→AgOH↓→[Ag(NH3)2]OH

任務(wù)三：再探配位化合物的形成①對溶解性的影響：一些難溶于水的金屬氫氧化物、鹵化物、氰化物，可以溶解于氨水中，或依次溶解于含過量的OH-、Cl-、Br-、I-、CN-的溶液中，形成可溶性的配合物。如：CuCl難溶于水，可溶于氨水②顏色改變：某些簡單離子形成配離子時，顏色會發(fā)生變化，據(jù)此可以判斷是否有配離子生成。如Fe3＋遇SCN－，溶液顯紅色。③穩(wěn)定性增強：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(dāng)中心原子(離子)相同時，配合物的穩(wěn)定性與配體的性質(zhì)有關(guān)。例如，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，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，血紅素失去輸送氧氣的功能，從而導(dǎo)致人體CO中毒。任務(wù)四：配位化合物的形成對性質(zhì)的影響血紅蛋白（含鐵配合物）

葉綠素（含鎂配合物）維生素B12（含鈷配合物

1.在生命體中的應(yīng)用任務(wù)五：配位化合物的應(yīng)用CO中毒原因：CO與血紅蛋白中的Fe2+能生成更穩(wěn)定的配合物。發(fā)生CO中毒事故，應(yīng)首先將病人移至通風(fēng)處，必要時送醫(yī)院搶救。2.在醫(yī)藥中的應(yīng)用第二代鉑類抗癌藥任務(wù)五：配位化合物的應(yīng)用3.

配合物與生物固氮任務(wù)五：配位化合物的應(yīng)用4.在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用電解氧化鋁的助熔劑

Na3[AlF6]

熱水瓶膽鍍銀（銀鏡反應(yīng)）

王水溶金H[AuCl4]任務(wù)五：配位化合物的應(yīng)用任務(wù)五：配位化合物的結(jié)構(gòu)

配離子的空間結(jié)構(gòu)由其中心原子的雜化方式?jīng)Q定，常見的配位數(shù)為2的配離子的空間結(jié)構(gòu)為直線形，配位數(shù)為4的配離子空間結(jié)構(gòu)為平面四邊形或四面體，配位數(shù)為6的配離子的空間結(jié)構(gòu)為八面體形。

配位數(shù)

2446

雜化方式

SP

SP3

dSP2Sp3d2

空間結(jié)構(gòu)

直線形四面體形正方形

八面體形

實例[Ag(NH3)2]+[Zn(NH3)4]2+[Cu(NH