4.2--配合物的形成和应用教学提纲.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,血红素,（含铁配合物）,你知道吗？,有一类化合物，我们称之为配合物。,叶绿素,（含镁配合物）,维生素,B,12,（含钴配合物）,抗癌药物,-,顺铂,（,含铂配合物）顺铂化学式为,Pt(NH,3,),2,Cl,2,据统计临床癌症化疗方案中,有,85%,的方案是以顺铂配合物或卡铂为主药。,1969,年以来，合成了,2000,多种铂类抗癌活性配合物。,维尔纳与配合物,19,世纪末期，德国化学家发现一系列令人难以回答的问题，氯化钴跟氨结合，会生成颜色各异、化学性质不同的物质。为了解释上述情况，化学家曾提出各种假说，但都未能成功。直到,1893,年，瑞士化学家维尔纳（,A,Werner,）在总结前人研究的基础上，首次提出了配合物等概念，并成功解释了很多配合物的性质，维尔纳也被称为,“,配位化学之父,”,，并因此获得了,1913,年的诺贝尔化学奖。,专题,4:,分子空间结构与物质性质,第二单元 配合物的形成和应用,配位键,（,1,）定义,（,2,）配位键的形成条件,（,3,）配位键的表示方法,一方提供,孤电子对,一方提供,空轨道,A,B,提供孤电子对,的原子与,接受孤电子对的原子,之间形成的共价键，,（,4,）配位键的键参数,同其他,相同原子,形成的共价键键参数,完全相同,H,O,H,H,即“,电子对给予,接受键,”,复习回顾,活动与探究,实验,1,向试管中加入,2ml5%,的,CuSO,4,溶液，再逐滴加入,浓氨水，边滴加边振荡，观察实验现象。,实验,取,2ml5%,的,Cu,l,溶液、,Cu(NO,3,),2,溶液进行如上实验，观察现象。,两个实验现象相同，在,天蓝色,溶液中滴加氨水，先产生,蓝色,沉淀，沉淀逐渐增多，继续滴加氨水，沉淀溶解，得到,深蓝色,溶液。,现象：,结论：,（,1,）可能有新微粒生成。,（,2,）,SO,4,2-,Cl,-,，,NO,3,-,对新微粒的生成无影响或影响相同。,演示实验：,实验 将实验中所得深蓝色溶液分为两份,一份滴加,NaOH,溶液,另一份滴加,BaCl,2,溶液，观察有何现象。,现象：,滴加,NaOH,溶液的试管中无现象，滴加,BaCl,2,溶液的试管中有白色沉淀生成。,结论：,(1),溶液中几乎无,Cu,2+,，存在于新微粒中。,(2),溶液中有大量,SO,4,2-,存在，说明在与浓氨水反应前后,SO,4,2-,无变化，未参与新微粒的形成。,无水乙醇,过滤、洗涤、干燥,X,射线晶体衍射证明为,Cu(NH,3,),4,SO,4,拓展视野,实验证明：呈深蓝色溶液的物质是,Cu(NH,3,),4,2,综合以上实验现象分析归纳得出：,深蓝色,溶液的本质是,NH,3,与,Cu,2+,形成了新的微粒。,Cu(NH,3,),4,2+,Cu,2+,+2NH,3,.,H,2,O Cu,（,OH,）,2,+2 NH,4,+,Cu,（,OH,）,2,+,4NH,3,.,H,2,O Cu(NH,3,),4,2+,+2OH,-,+4H,2,O,蓝色沉淀,深蓝色溶液,试写出实验中发生的两个反应的离子方程式？,总反应：,CuSO,4,+4NH,3,H,2,O,=,Cu(NH,3,),4,SO,4,+4H,2,O,问题：,Cu,2+,与,NH,3,是如何结合在一起的呢？,中心离子,有空轨道,四个氮原子和铜离子构成平面正方形,配位键,的存在是配合物与其它物质最本质的区别,配体有孤电子对,一、配合物,1.,定义,由提供孤电子对的配位体与接受孤电子对的中心原子,(,或离子,),以配位键形成的化合物称配合物,又称络合物。,2.,形成条件,(1),中心原子,(,或离子,),必须存在空轨道。,(2),配位体具有提供孤电子对的原子。,3.,配合物的组成,配位体,中心原子,配位数,Cu,(,NH,3,),4,SO,4,内界,外界,硫酸四氨合铜,(),从溶液中析出配合物时，配离子经常与带有相反电荷的其他离子结合成盐，这类盐称为,配盐,。,配盐,的组成可以划分为,内界和外界,。配离子属于内界，配离子以外的其他离子属于外界。内、外界之间以,离子键,结合。,(1).,内界：,一般加,表示。,.,中心原子,(,或离子,),提供空轨道，接受孤电子对 的,原子（或离子），也称形成体。,常见的有：,过渡元素阳离子或原子，如,Fe,3+,、,Fe,2+,、,Cu,2+,、,Zn,2+,、,Ag,+,、,Ni,少数主族元素阳离子，如,Al,3+,一些非金属元素的原子，如,Si,、,I,.,配位数,直接与中心原子相连 的配位原子个数。,一般为,2,、,4,、,6,、,8,，最常见为,4,、,6,.,配位体,指配合物中与中心原子结合的离子或分子。,常见的有：阴离子，如,X,-,（卤素离子）、,OH,-,、,SCN,-,、,CN,-,中性分子，如,H,2,O,、,NH,3,、,CO,、,H,2,NCH,2,CH,2,NH,2,（,en,乙二胺,）,配位原子：指配位体中含孤电子对，与中心原子直接相连,的原子，主要是非金属元素,C,、,N,、,O,、,S,、卤素等原子。,常见金属离子的配位数,1,价金属离子,2,价金属离子,3,价金属离子,Cu,+,2,4 Ca,2+,6 Al,3+,4,6,Ag,+,2 Zn,2+,4,6 Cr,3+,6,Au,+,2,4 Fe,2+,6 Fe,3+,6,Co,2+,4,6 Co,3+,6,Cu,2+,4,6 Au,3+,4,Mg,2+,6,(2).,外界：,除内界以外的部分。（内界以外的其他离子构成外界）。而有的配合物只有内界，没有外界。,Fe(CO),5,、,Ni(CO),4,，,其中,Fe,、,Ni,为零价,Cu(NH,3,),4,PtCl,4,、,只有内界，而无外界的配合物,配合物,内界,外界,中心原子,(,离子,),配位体,配位,数,Ag(NH,3,),2,OH,K,4,Fe(CN),6,Na,3,AlF,6,Ni(CO),4,Co(NH,3,),5,ClCl,2,Ag(NH,3,),2,+,OH,-,Ag,+,NH,3,2,Fe(CN),6,4-,K,+,Fe,2+,CN,-,6,6,AlF,6,3-,Na,+,Al,3+,F,-,Ni(CO),4,无,Ni,CO,4,Co(NH,3,),5,Cl,2+,Cl,-,Co,3+,NH,3,、,Cl,-,6,有,Fe,2+,Cu,2+,Zn,2+,Ag,+,H,2,O NH,3,Cl,CO,可以作为中心离子的是,可以作为配体的是,Fe,2+,Cu,2+,Zn,2+,H,2,O,NH,3,CN,-,CO,Ag,+,CN,Cl,-,CH,4,CO,2,微粒,(1),配合物整体,(,包括内界和外界,),应显电中性；外界离子所带电荷总数等于配离子的电荷数。而,配离子的电荷数,=,中心离子和配位体电荷的代数和，,(4),对于具有内外界的配合物，中心原子和配位体通过,配位键,结合，一般,很难,电离；内外界之间以,离子键,结合,在水溶液中,较易,电离。故内界稳定，外界易参加反应,Cu(NH,3,),4,SO,4,=Cu(NH,3,),4,2+,+SO,4,2-,(3),配合物的内界不仅可为阳离子、阴离子，还可以是中性分子。,注意：,(2),一个中心原子,(,离子,),可同时结合多种配位体。,（,5,）内界通过配位键结合，常存在可逆反应,。,思考：,1,、现有两种配合物晶体,Co(NH,3,),6,Cl,3,和,Co(NH,3,),5,ClCl,2,，一种为橙黄色，,另一种为紫红色。请设计实验方案将这两种配合物区别开来。,参考答案：两者在水中发生电离：,Co(NH,3,),6,Cl,3,=Co(NH,3,),6,3+,+3Cl,-,Co(NH,3,),5,ClCl,2,=Co(NH,3,),5,Cl,2+,+2Cl,-,比较可知：两者电离出的,Cl,-,的量不同，设计实验时可从这一条件入手，,加,Ag,+,沉淀,Cl,-,，然后测量所得沉淀量就可以加以区别。,2,、某物质的实验式,PtCl,4,2NH,3,，其水溶液不导电，加入,AgNO,3,也不产生沉淀，以强碱处理也没有,NH,3,放出，试推测其化学式。指出其中心原子，配位体及配位数。,参考答案：,Pt(NH,3,),2,Cl,4,；,配位体：,NH,3,、,Cl,-,中心原子：,Pt,配位数：,6,4,、配合物的命名,内、外界之间加,“,酸,”,或,“,化,”,分开。外界卤素用,“,化,”,分开。,一般在中心原子与配位体之间加,“合”,字，并读出配位体的,个数,，如：,Cu(H,2,O),4,2+,四水合铜离子,Ag(NH,3,),2,OH,氢氧化二氨合银,Cu(NH,3,),4,SO,4,K,3,Fe(CN),6,硫酸四氨合铜,六氰合铁酸钾,注：如,PtCl,4,四氯合铂,(),，后面括号内的罗马数是注明了中心原子的化合价。,写名称或化学式,Cu(NH,3,),4,Cl,2,氯化四氨合铜,Na,3,AlF,6,六氟合铝酸钠,硝酸六氨合钴,Co(NH,3,),6,(NO,3,),3,Zn(NH,3,),4,(,OH),2,氢氧化四氨合锌,课堂练习,顺式,反式,5.,配合物的同分异构现象,根据课本,78,页表,4-4,说明配合物,A,、,B,中哪一种是顺式，哪一种是反式,配合物的异构现象：,配合物化学组成相同，但原子间连接方式或空间排列方式,不同而引起配合物结构性质不同的现象。,几何异构：,在配位化合物中，配体可以占据中心原子周围的不同位置。所研究的配体如果处于,相邻,的位置，称之为顺式结构。如果处于,相对,的位置，称之为反式结构。由于配体所处的顺反位置不同所产生的异构现象称为顺反异构。,如：,顺,-,二氯,二氨合铂（极性）,反,-,二氯,二氨合铂（非极性）,Ag,(NH,3,),2,+,Zn,(NH,3,),4,2,+,Ni,(,CN,),4,2-,AlF,6,3-,6,、配合物离子的空间构型,(1),中心离子或原子,(A),：,有空轨道,配位体,(B),：,有孤电子对,二者形成配位键,A,B,(2),中心离子或原子采用,杂化轨道,成键,.,1,、配合物的价键理论要点,(3),空间构型与杂化方式有关,sp-,直线型,sp,2,-,平面三角形,sp,3,-,正四面体型,dsp,2,-,平面正方形,d,2,sp,3,/sp,3,d,2,-,正八面体型,配合物的结构,Ag,(NH,3,),2,+,Zn,(NH,3,),4,2,+,Cu,(,NH,3,),4,2+,AlF,6,3-,sp sp,3,dsp,2,sp,3,d,2,Ag(NH,3,),2,+,配位键的形成和空间构型,Ag,+,空的,5s,轨道和,5p,轨道形成,2,个,sp,杂化轨道，接受,2,个,NH,3,分子提供的,孤电子对，形成,直线形,的,Ag(NH,3,),2,+,。,H,3,N,Ag,NH,3,+,Ag,+,4d 5S 5P,Ag(NH,3,),2,+,4d SP 5P,Zn(NH,3,),4,2+,配位键的形成和空间结构,Zn,2+,形成,4,个,sp,3,杂化轨道，接受,4,个,NH,3,分子提供的,孤电子对形成,4,个配位键，得到正四面体型的,Zn(NH,3,),4,2+,。,Zn,NH,3,NH,3,NH,3,NH,3,Cu(NH,3,),4,2+,的成键情况和空间结构,Cu,2+,形成,dsp,2,杂化轨道，接受,4,个,NH,3,分子提供的,孤电子对，形成平面正方形的,Cu(NH,3,),4,2+,。,Cu,NH,3,NH,3,NH,3,NH,3,二、配合物的性质,（,1,）配合物形成后，颜色、溶解性都有可能发生改变。,如：,Fe,3+,棕黄色,Fe,2+,浅绿色,Fe,（,SCN,）,3,血红色,Fe,（,CN,）,4,2-,无色,AgCl,、,AgBr,、可与,NH,3,H,2,O,反应生成易溶的,Ag,（,NH,3,）,2,+,（,2,）配合物的稳定性：,配合物中的配位键越强，配合物越稳定。,当作为中心原子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。如,CO,与血红素中的,Fe,2+,形成的配位键比,O,2,与,Fe,2+,形成的强。,配合物的性质,实例：,（,1,）物理性质,颜色,分子极性,溶解性,（,2,）化学性质,抗癌活性,Cl,Pt,Cl,NH,3,NH,3,Cl,Pt,NH,3,Cl,NH,3,淡黄色 棕黄色,非极性 极性,难溶于水 易溶于水,无活性 有活性,n,三,三、配合物的应用,配合物在许多方面有广泛的应用,在实验研究中，常用形成配合物的方法来检验金属离子、分离物质、定量测定物质的组成。,在生产中，配合物被广泛应用于染色、电镀、硬水软化、金属冶炼领域。,在许多尖端领域如激光材料、超导材料、抗癌药物的研究、催化剂的研制等方面，配合物发挥着越来越大的作用。,（,1,）科学研究中的应用,1,、离子鉴定,：,Ni,2+,与丁二肟反应，生成血红色配合物。,2,、离子分离,：,乙烯催化氧化制乙醛,催化机理,(2),工业催化中的应用,(3),冶金电镀中的应用,高纯度金属制备,（,Fe,Ni,Co,）,贵金属的提取,(4),生物医药中的应用,医药行业,治癌药物顺铂,Pt(NH,3,),2,Cl,2,生物大分子,（,有抗癌活性,）（无抗癌活性）,(5),配合物与生物固氮,合氮酶中,Fe-Mo,中心结构示意图,将大气中游离态氮转化为化合态氮的过程叫氮的固定,起固定氮作用的化学反应是,A,、氮气与氢气在一定条件下反应生成氨气,B,、一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮,C,、氨气经催化氧化生成一氧化氮,D,、由氨气制碳酸氢铵和硫酸铵,答案：,A,思考题：,要证明某溶液中不含,Fe,3+,而可能含有,Fe,2+,，进行如下实验操作时，最佳顺序为,加入足量氯水 加入足量酸性高锰酸钾溶液 加入少量,NH,4,SCN,溶液,A,B,C,D,答案：,C,思考题：,在做银镜反应实验时，需要配制银氨溶液。请回答：银氨溶液的配制过程，实验现象，写出相应的化学方程式。,配制过程：,在,5%,的硝酸银溶液中逐滴加入,2mol/L,的氨水，直至生成的沉淀恰好完全溶解。,思考题：,实验现象：,先出现沉淀，继续滴加氨水后沉淀溶解生成无色澄清溶液。,AgNO,3,+NH,3,H,2,O=AgOH+NH,4,NO,3,AgOH+2NH,3,H,2,O=Ag(NH,3,),2,OH+2H,2,O,某白色固体可能由,NH,4,Cl AlCl,3,NaCl AgNO,3,KOH,中的一种或几种组成，此固体投入水中得澄清溶液，该溶液可使酚酞呈红色，若向溶液中加稀硝酸到过量，有白色沉淀生成。对原固体的判断不正确的是,A,肯定存在,B,至少存在和,C,无法确定是否有,D,至少存在、,答案：,B,思考题：,从金矿中提取金，传统的方法是用氰化提金法。氰化提金法的原理是：用稀的氰化钠溶液处理粉碎了的金矿石，通入空气，使金矿中的金粒溶解，生成能溶于水的物质,NaAu(CN),2,。试写出并配平金粒溶解的化学方程式,。然后再用锌从溶液中把金置换出来，试写出并配平该化学方程式,。,4Au+8NaCN+O,2,+2H,2,O=4 NaAu(CN),2,+4NaOH,+1,Zn+2NaAu(CN),2,=2Au+Na,2,Zn(CN),4,思考题：,Au+NaCN+O,2,+H,2,O NaAu(CN),2,+NaOH,