第7章配位化学和超分子

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超分子化学的概念和发展

超分子化学的概念和发展超分子化学是研究分子之间的相互作用、自组装和自组织行为的跨学科领域。

它探索了尺度在集团分子和纳米米级之间的体系，通过调控分子之间的相互作用，实现了结构、功能和性能的精确控制，从而为材料科学、生物医学、信息技术等领域提供了新的解决方案。

超分子化学的概念最早可以追溯到20世纪20年代，但正式被提出并得到广泛关注是在20世纪60年代。

当时，物质的组装原理、多种构型的稳定性以及自组装过程被认为具有重要意义。

然而，真正推动超分子化学发展的奠基性工作是由法国化学家让·马里·勒纳纳德（Jean-Marie Lehn）在20世纪70年代提出的。

勒纳纳德提出了超分子化学的核心思想，即“化学系统的功能性与结构性质之间的相互关系，通过分子组装而实现”。

他发展了一种新的化学概念，即“主客体相互作用”，揭示了分子间相互作用对结构和功能的调控作用。

基于这一概念，勒纳纳德发展了分子识别和分子自组装的原则，并创造性地提出了配位化学（coordination chemistry）和超分子化学的交叉领域——超分子识别化学。

超分子化学的发展得益于仪器设备的进步、理论计算方法的发展以及高分辨率成像技术的突破。

这使得研究人员能够更好地观察和理解分子之间的相互作用、自组装和自组织行为。

同时，超分子化学也得到了生物化学、材料科学和纳米科技等领域的广泛应用和支持。

超分子化学的研究内容包括超分子结构、超分子自组装、超分子识别和反应等方面。

超分子结构的研究关注分子之间的非共价相互作用，以及这些相互作用对分子组装和结构稳定性的影响。

超分子自组装则探索分子在适当条件下自发组装成大分子结构或材料的过程。

超分子识别研究研究分子之间的特异性相互作用，以实现非常规分子识别和分离。

超分子反应则关注在超分子体系中进行的非共价相互作用驱动的化学反应。

超分子化学的发展在实际应用上具有广泛的潜力和前景。

在材料科学领域，超分子化学为设计和制备新型材料提供了新思路。

配位超分子结构化学基础与进展

配位超分子结构化学基础与进展配位超分子结构化学是一门研究超分子结构中配位键的形成和性质的学科。

它是在配位化学的基础上发展起来的，通过利用化学键的形成和断裂来控制超分子结构的组装和功能。

本文将介绍配位超分子结构化学的基础和进展。

一、配位超分子结构化学的基础配位超分子结构化学的基础是配位键的形成和性质。

配位键是指配体和中心金属离子之间通过共价键或均衡键形成的化学键。

配体是指能够与金属离子形成配位键的分子或离子。

在配位超分子结构化学中，通过选择合适的配体和金属离子，可以构建出具有特定结构和功能的超分子结构。

二、配位超分子结构化学的进展随着配位超分子结构化学的发展，人们对于超分子结构的设计和构建能力越来越强。

通过调控配体和金属离子的性质，可以实现超分子结构的精确控制。

例如，通过选择具有特定官能团的配体，可以实现超分子结构的自组装和自修复。

此外，还可以通过改变配体和金属离子的比例和配位方式来调控超分子结构的形成和性质。

配位超分子结构化学还在药物传递、催化反应和光电器件等领域展示了巨大的应用潜力。

通过将药物分子或反应底物与配体和金属离子结合，可以实现药物的靶向输送和催化反应的高效进行。

而通过将配体和金属离子引入光电器件中，可以实现光电转换和能量存储等功能。

总结起来，配位超分子结构化学是一门基于配位键形成和性质的学科，通过调控配体和金属离子的性质，可以实现超分子结构的精确控制。

随着配位超分子结构化学的进展，人们对超分子结构的设计和构建能力不断提高，同时也展示出了广泛的应用潜力。

通过进一步研究和探索，相信配位超分子结构化学将为我们带来更多的新发现和应用。

超分子化学和配位化学的应用

超分子化学和配位化学的应用超分子化学和配位化学是分子化学的两个重要分支，它们在现代化学中发挥着重要作用。

在生物、医药、材料和环境等方面都有广泛的应用。

下面我们将详细介绍超分子化学和配位化学的基本概念和应用领域。

超分子化学超分子是英文supramolecular的缩写，意为超越分子。

超分子化学研究的是通过各种非共价相互作用将分子组装成具有特定形状和性能的超分子体系。

超分子化学的原理在于分子之间的非共价相互作用是非常强的，如氢键、范德华力、静电作用、π-π相互作用等。

这些相互作用可以产生一系列复杂的结构和性质，如瓦尔德环、夹心桶形结构、并列体、孔道结构、自组装结构等。

超分子化学在生物学、药学、材料学和能源科学等方面都有广泛的应用。

许多生物大分子都是通过非共价相互作用（如氢键和范德华力）进行复杂的自组装形成的。

药物分子的效力也是通过相互作用来实现的。

材料科学中，超分子化学的应用已涉及到一些新材料和新技术。

例如金属-有机框架（MOFs）材料的制备、超级电容器等。

超分子化学中有一种重要的概念叫做超分子识别。

即通过分子的非共价相互作用，识别并捕捉特定分子。

超分子识别具有广泛的应用，如生物分子的检测、材料的分离和纯化、催化等领域。

例如，通过超分子识别，可以检测出生物体内的重金属离子。

此外，超分子识别还可以在水稻中检测有害物质，保证食品安全。

因此，超分子化学的应用不仅涉及到基础科学研究，还有实际的应用价值。

配位化学配位化学是研究配位键的形成、配位络合物的性质以及配位反应的机理的一门自然科学。

配位键是指一个金属离子与配体之间的化学键。

配位反应是指配体与金属离子形成配位键的过程。

这些化学反应可以产生各种不同的分子结构和性质。

配位化学在生物、环境、工业以及核燃料等领域都有广泛的应用。

例如，一些药物分子可以通过配位作用与蛋白质结合，起到治疗作用。

在环境科学中，配位反应可以作为一种清除污染物的手段。

而工业上，则用于制造合金、电池、催化剂、光触媒等。

丙烯酸类配体的配位化学和超分子化学

08-O-056丙烯酸类配体的配位化学和超分子化学刘贵磊，李晖*北京理工大学理学院化学系，北京100081E-mail: liuhui@丙烯酸是一类新型的羧酸配体。

此类配体的共同特征就是羧酸基团通过 C=C 双键与苯环形成了共轭体系，改变了配体分子的电荷密度分布。

为了深入研究固体状态下的氢键作用，我们选择了(E)-3-(2, 或 3, 或 4–羟基-苯基)-丙烯酸三种配体，研究了它们与过渡金属和镧系金属的配位聚合物。

通过元素分析，红外光谱及X-射线单晶体衍射测定了所有复合物的结构特点。

室温下，研究了配合物的固态光激发光性质。

得到了双核的配合物和选择性的一维链状的配位聚合物，所有的配合物通过晶格中的O—H···O氢键作用和π-π共轭作用形成了三维的超分子框架结构。

发现了由螺旋氢键组装形成的手性的配合物。

表明了丙烯酸的多配位模式和有趣的超分子化学。

关键词：丙烯酸；超分子化学；一维链；螺旋氢键参考文献：[1] Hui Li, Chang-Wen Hu. Journal of Solid State Chemistry2004, 177，4501COORDINATION CHEMISTRY AND SUPRAMOLECULARCHEMISTRY OF ACRYLIC ACIDGui-Lei Liu, Hui Li*Department of Chemistry, College of Science, Beijing Institute of Technology, No.5South Street, Zhongguancun, 100081, BeijingAbstract:Acrylic acids are new kinds of carboxylate ligand. The common feature in the structure of the ligands is the carboxylato group conjugated with benzene ring through C=C double bond, which make the electronic density delocalized in the ligand. In order to study the H-bonding interactions in the solid state, the hydroxyl group snbstituted derivates of acrylic acids, (E)-3-(2, or 3, or 4– hydroxyl - phenyl)- acrylic acid, have been chosen. We have studied the transition metal and lanthanide complexes with these acrylic ligands. All compounds were structurally characterized by elemental analysis, IR spectroscopy and X-ray single-crystal diffraction method. The solid photoluminescence of the complexes have also been investigated at room temperature. The dinuclear complexes and the alternative one-dimensional coordination polymers have been obtained.All the complexes form three-dimensional supramolecular framework by O-H…O hydrogen bonding and π-π interaction in the crystal lattices. The homochirality of the complexes constructed by homohelic H-bonding has been found. The results have shown the versatile coordination modes and interesting supramolecular chemistry of Acrylic acids.Sponsored by the Natural Science Fund Council of China (20571011, 20771014).83。

配合物及超分子

3.4---配合物与超分子Coordination compound & supramolecule一、配位键coordination bond1.concept ：配位键，又称配位共价键，简称配键，是一种特殊的共价键；当共价键中共用的电子对是由其中一原子独自供应，另一原子提供空轨道时，就形成配位键(coordination bond )，配位键形成后就与一般共价键无异；【配位键算σ键】2.配位体(ligand )：应含有孤电子对，如N ．H 3、H 2O ．、F ．－、O ．H －、C ．O 等； 3.成键的性质：共用电子对对两原子的电性作用；4.成键条件：一方是能够提供孤电子对，另一方具有能够接受孤电子对的空轨道；5.配位键的表示方法：6.提供孤电子对的原子其电负性越大，形成的配位键越不牢固；二、配合物coordination compound1.concept ：一般指由金属的原子或离子(价电子层的部分d 轨道和s 、p 轨道是空轨道)与含有孤对电子的分子(如CO 、NH 3、H 2O)或离子(如---2NO CN Cl 、、等)通过配位键结合形成复杂的离子或分子，称为配位单元，凡是含有配位单元的化合物叫做配位化合物，简称配合物(complex )；显然：配合物中一定含有配位键；含配位键的化合物不一定是配合物；NH 4Cl 、FeCl 3、AlCl 3、CO 不是配合物；2.组成配合物由中心原子(或离子，提供空轨道)和配体(提供孤电子对)组成，分成内界和外界；如Cu(NH 3)4]Cl 2、[Cu(NH 3)4]SO 4可表示为：①配合物的中心一般都是带正电的阳离子，但也有带电中性的原子；如Ni(CO)4，Fe(CO)4，Cr(CO)6中Ni 、Fe 、Cr 都是电中性的；②配合物的中心原子绝大多数是金属离子，而过渡金属离子最常见；③配体(ligand )：必须是含有孤电子对的原子，常是V A 、VIA 、VIIA 族元素的原子；配体既可以是阴离子，如X －、OH －、SCN －、CN －、RCOO －、C 2O 42－、PO 43－等，也可以是中性分子，如H 2O 、CO 、NH 3、醇、胺、醚等；④配合物在电离时，内界不电离，只电离出外界部分；⑤配位数(coordination number )：直接同中心原子配位的原子或离子数目；3.按照配位原子种类的不同，配体分为以下几种：①含氮配体--NH3、NO(亚硝基)、NO2(硝基)等；②含氧配体--H2O、OH－、CO32－、ONO－(亚硝酸根)、R-OH、R-O-R、R-COO(羧基)；③含碳配体--CN、CO(羰基)等；④含硫配体--S2－、SCN－(硫氰酸根)、RSH(硫醇)、R-S-R(硫醚)；⑤含磷配体--PH3(膦)、PR3、PF3、PCl3、PBr3等；⑥卤素配体--F－、Cl－、Br－、I－等；4.命名：关键在于配合物内界(即配离子)的命名①配离子其命名顺序应“先无机后有机”“先阴离子、后中性分子”，再写“合”字(表示配位结合)，然后说明形成体(中心离子)的名称，如：[Cu(NH3)4]2+四氨合铜(II)离子；[Co(NH3)4Cl2]+二氯四氨合钴(III)离子；[Pt(NH3)2Cl2]二氯二氨合铂(Ⅱ)；②配合物的命名，按照一般无机物命名原则，如：K2[PtCl6]六氯合铂(IV)酸钾；K[Pt(NH3)Cl5]五氯一氨合铂(IV)酸钾；[Co(NH3)4Cl2]Cl氯化二氯四氨合钴(III)；Na3[AlF6]六氟合铝(III)酸钠(冰晶石)；[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O一水二氯化一氯五水合铬(III)；K[Pt(C2H4)Cl3〕三氯乙烯合铂(Ⅱ)酸钾；③金属羰基化合物Metal carbonyl compoundsFe(CO)5五羰基铁；Ni(CO)4四羰基镍；Cr(CO)6六羰基铬；Mo(CO)6六羰基钼；5.配合物的结构①配合物中的配位键配离子[Ag(NH3)2]+是由中心原子Ag+与配位体氨分子通过配位键结合而成的，这种配位键的本质是中心原子提供空轨道来接受配位体上的孤电子对而形成配位键；在[Ag(NH3)2]+配离子中，中心原子Ag+采用sp杂化轨道接受配位体NH3中配位原子N的孤电子对形成配位键；②配离子的空间构型配位数杂化轨道类型空间构型实例2sp直线形[Ag(NH3)2]+，[Ag(CN)2]+4sp3四面体形[ZnCl4]2－，[Cd(CN)4]2－4sp2d平面四方形[Pt(NH3)4]2+，[PtCl4]2－，[Ni(CN)4]2－5sp3d三角双锥Fe(CO)5，PF55d3sp正方锥SbF52－6sp3d2正八面体形[AlF6]3－，[Co(NH3)6]3+6.几种常见的配合物①[Cu(H2O)4]SO4将白色的硫酸铜固体放入水中后，溶液变为天蓝色，这是因为生成了[Cu(H2O)4]2+；在该配离子中，H2O提供孤电子对(配体)，Cu2+提供空轨道(中心原子)，实际上变成了H2O 与Cu2+共用电子对，形成了一种特殊的共价键---配位键，将H2O与Cu2+紧紧连接在一起；②铜氨配合物向盛有硫酸铜溶液的试管里逐滴加入氨水，形成的氢氧化铜难溶于水，反应的离子方程式为：Cu2++2NH3·H2O=Cu(OH)2↓+2NH4+；向上述溶液中继续滴加氨水，难溶物溶解，得到深蓝色的透明溶液，反应的离子方程式为：Cu(OH)2+4NH3=[Cu(NH3)4]2++2OH－；在四氨合铜离子中，NH3分子的氮原子提供孤电子对(配位体)，Cu2+提供空轨道(中心原子)，形成了配位键；7.配合物的稳定性及应用①配合物的稳定性配合物具有一定的稳定性.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位体的性质有关；②配合物的应用※可利用配离子的特殊颜色鉴定离子的存在；※在催化剂的研制、燃料工业等方面用途很广；※生物体内许多酶与金属离子的配合物有关；【例题】硼砂是含结晶水的四硼酸钠，其阴离子X m-(含B、O、H三种元素)的球棍模型如图所示，则配位键存在于________原子间；卤素12nd二、超分子supra-molecule1.concept超分子通常是指由两种或两种以上分子依靠分子间相互作用结合在一起，组成复杂的、有组织的聚集体，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；【超分子定义中的分子是广义的，包括离子】【超分子大环主体有DNA、冠醚、环糊精、杯芳烃、杯吡咯、杯咔唑、瓜环葫芦脲、柱芳烃等】2.超分子基本功能：分子识别、自组装；3.分子识别molecular recognition①concept：是两个或以上的分子之间通过非共价键结合相互作用；②实现分子识别条件※要求两个分子的结合部位是结构互补的；※要求两个结合部位有相应的基团，相互之间能够产生足够的作用力，使两个分子能够结合在一起；③存在：分子识别是一种普遍的生物学现象，糖链、蛋白质、核酸和脂质各自间以及他们相互之间都存在分子识别；④例：抗体与抗原之间，酶与底物之间，激素与受体之间的专一结合；4.自组装self-assembly①concept：自组装过程并不是大量原子、离子、分子之间弱作用力的简单叠加，而是若干个体之间同时自发地发生关联并集合在一起形成一个紧密而又有序的整体，是一种整体的复杂的协同作用；②图例5.冠醚crown ether①concept ：是分子中含有多个-氧-亚甲基-[--22CH OCH ]结构单元的大环多醚；②冠醚最大的特点就是能与正离子，尤其是与碱金属离子络合，并且随环的大小不同而与不同③冠醚有一定的毒性，必须避免吸入其蒸气或与皮肤接触；对眼睛具有一定的刺激性如果接触眼睛，立即使用大量清水冲洗并送医诊治④冠醚有其独特的命名方式，命名时把环上所含原子的总数标注在“冠”字之前，把其中所含氧原子数标注在名称之后，如15-冠(醚)-5、18-冠(醚)-6、12-冠(醚)-4、二苯并-18-冠(醚)-6；⑤化学性质※与碱金属离子络合由于冠醚是一种大分子环状化合物，其内部有很大的空间，因此它能与正电离子特别是碱金属离子发生络合反应，把无机物带入有机物中，相转移催化剂就是基于这个原理；※醚的性质和氧化剂、还原剂、活泼金属、碱、稀酸等不起反应，与强酸性物质可发生某些化学反应；※氢键与客体分子生成配合物冠醚作为主体分子，可通过氢键与客体分子形成配合物，多发生在冠醚与铵离子之间；。

配位化合物和超分子化学.

具有抗癌活性的二价铂配合物结构特点：顺式构型－－两个氨或胺类配体在顺位；两个中等取代活性的酸根阴离子配位。
H3N H3N
Cl Pt Cl
H3N Cl
Cl Pt NH3
cisplatin cisdiamminedichloroplatinum(II)
cis-DDP
transdiamminedichloroplatinum(II) trans-DDP
第7章配位化合物和超分子化学
Au溶于NaCN Cu(OH)2 溶于氨水 (蓝紫色) AgCl溶于氨水, 浓盐酸, Fe(SCN)2+ (血红色) HgI2溶于KI
CO中毒, 治癌药顺铂（ cis-Pt(NH3)Cl2 ）
金属离子在生物体的存在，金属蛋白，金属酶
特殊的颜色, 化学性质, 磁性, 光谱和化学键
t2g
d5 , low spin(强场)
d轨道的波函数分布图
定性判断:
ligand Cu(NH3)42+ Cu(OH2)42+ Cr(NH3)63+ Cr(OH2)63+ 强场弱场强场弱场显色紫色蓝色橙色紫色
e xi tate
吸收颜色黄色橙色蓝色黄色
O 大小大小
grou n d
x-射线衍射数据给出杯[4]芳烃三聚体为主体，二茂铁为客体的部分晶体结构（二茂铁前方的杯[4]芳烃三聚体省略）
超分子器件
易位
超分子作用：由分子间作用力结合成的复杂的、有组织的缔合体例如：DNA双螺旋间的氢键水分子中的氢键
分子识别(molecular recognition)和分子自组装（molecular selfassembly) 主客化合物（host-guest)，空间作用，静电作用碱基配对, 氢键作用，结构作用蛋白质的螺旋，氢键作用，堆叠相互作用表面活性剂的亲-疏作用

化学中的超分子化学及其应用

化学中的超分子化学及其应用超分子化学作为现代化学中的重要分支，已经有了广泛的应用。

它研究的是由化学键以外的相互作用所形成的结构。

超分子化学研究了各种领域的超分子体系，例如化学反应体系，电化学体系，生物体系和材料体系。

本文将介绍超分子化学的基本概念、超分子化学的主要相互作用力以及超分子化学在生物、材料和电化学等领域中的应用。

超分子体系超分子体系是由多个小分子（通常是分子量小于1000）的相互作用形成的，它们通常是通过非共价相互作用、如氢键、范德华力、静电作用、亲疏水相互作用等特殊性质来形成的。

通过这些相互作用，超分子体系具有自组装、识别和反应等特性。

由于这些特异性，超分子体系的性质不仅取决于其成分，还取决于它们之间的相互作用。

超分子化学的相互作用力在超分子化学中，相互作用力是非常重要的。

以下是超分子化学中的主要相互作用力。

1. 氢键氢键是超分子化学中最重要的相互作用之一。

它起源于氢原子与其他原子或分子中的非键电子对进行相互作用。

由于其高度方向性和强烈的相互作用力，氢键在自组装和分子识别中起着重要作用。

2. 范德华力范德华力包括分子间的分散力和瞬时偶极-瞬时偶极相互作用力。

它们是所有物质之间基本的相互作用力。

作为非共价相互作用中最弱的一种，范德华力的重要性在超分子化学中往往被低估。

然而，许多超分子体系中的稳定性正是由分子间范德华相互作用力造成的。

3. 静电作用静电相互作用是由电荷间的相互作用引起的。

当两个分子间存在正负电性差异时，它们之间的吸引力和排斥力就变得非常重要。

静电相互作用可以影响超分子体系中的相互作用和识别，例如蛋白质与DNA之间的相互作用。

超分子化学在生物学中的应用超分子化学在生物学中有广泛的应用。

例如，在细胞中，多聚体复合物由许多蛋白质分子组成，而这些分子又通过强烈的相互作用力相互结合。

超分子化学的研究为生物学家提供了重要的工具，以了解蛋白质、脂类、核酸等生物大分子自组装和识别机理，并揭示了大分子结构和功能之间的关系。

配位物与超分子知识点总结

配位物与超分子知识点总结一、配位物的概念与性质1. 配位物的概念配位物是指由一个中心原子或离子与一个或多个配体以配位键相连而形成的化合物。

配位键通常是金属原子或离子与配体的配位作用形成的，配位物也可是有机分子、有机金属化合物等。

典型的配位物包括金属螯合物、铁氰化物和配位聚合物等。

2. 配位物的性质（1）形状多样：配位物的结构和形状取决于中心原子或离子与配体的配位数和空间构型，可以是线性、平面、八面体、四方锥等。

（2）配位键的稳定性：配位物中的配位键通常比共价键和离子键的键能弱，但在适当的条件下也可以很稳定。

（3）配位离子的性质：许多配位物具有配位离子的性质，具有强酸性或强碱性。

二、配位化合物的合成与结构1. 配位物的合成方法（1）配体置换法：通过原位生成或配体置换反应的方法合成配位物。

（2）配位聚合物的合成：将配位物中的配体或金属离子通过加热、溶剂挥发埃等方法在溶液中加厂聚合成配位聚合物。

（3）合成金属有机化合物：利用有机合成方法合成金属有机化合物，如金属酞菁类化合物等。

2. 配位物的结构表征（1）X射线单晶衍射：能够得到配位物的精确晶体结构。

（2）质谱分析：通过质谱分析，可以确定配位物的分子量和结构。

（3）红外光谱：配位物中的金属-配体振动频率能够通过红外光谱来确定。

三、超分子化学的基本概念1. 超分子的定义超分子是指由分子间相互作用形成的、具有一定结构和功能的非共价作用的超大分子体系。

它包括超分子化合物和超分子聚合物。

2. 超分子的特征（1）独特的结构：超分子体系通常有规则的结构，是由分子间的非共价作用组成的。

（2）特殊的功能：由于超分子具有特殊的结构和性质，因此具有控制和诱导化学过程的功能。

（3）多样性和复杂性：超分子具有多样性和复杂性，是一种多种分子组合而成的复杂结构。

4. 超分子化学的研究方法（1）晶体化学：主要是研究晶体结构和晶体生长的过程。

（2）分子识别：研究分子之间的特异性相互作用。

人教版《配合物与超分子》课件PPT

实验操作
实验现象
结论与解释
95% 乙醇
铜氨配合物
析出深蓝色的晶体
溶剂极性：乙醇 < 水 [Cu(NH3)4]SO4·H2O在乙醇中的溶解度小
思考：如果加入乙醇后，晶体未能立刻析出，可以用玻璃棒摩擦试管壁，使
晶体迅速析出，你知道原理是什么吗？
通过摩擦，可在试管内壁产生微小的玻璃微晶来充当晶核，容易诱导结晶，这与加入晶种来加速结晶的原理是一样的。
（1）分子识别认识冠醚
②冠醚识别碱金属离子
C 原子：2×5 = 10 O 原子：5
C 原子：2×4 = 8 O 原子：4
101+5-5冠=-155 15-冠-5
思考：冠醚靠什么原子吸引阳离子？
12-冠8 +-44 = 12
O 原子吸引阳离子。
②冠醚识别碱金属离子的应用
思考：碱金属离子或大或小，猜想冠醚是如何识别它们的？
“杯酚”分离 C60 和 C70
冠醚识别碱金属离子
自组装
课堂练习
1．下列过程与配合物的形成无关的是( ) A. 除去Fe粉中的SiO2可用强碱溶液 B．向一定量的AgNO3溶液中加入氨水至沉淀消失 C．向Fe3＋溶液中加入KSCN溶液 D．向一定量的CuSO4溶液中加入氨水至沉淀消失
课堂练习
2.向盛有硫酸铜溶液的试管里加入氨水，首先形成难溶物，继续添加氨水，难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液。下列对此现象的说法
FeCl + 3 KSCN Fe(SCN) + 3 KCl 在年轻人的颈项上，没有什么东西能比事业心这颗灿烂的宝珠。
丈夫四海志，万里犹比邻。
kf kf
鸟贵有翼，人贵有志。
3
kr kr

超分子与配位化学

O
O
O
N
O
草酸为桥联配体构筑的
Z型链 zigzag chain
梯子型
L= N
N
蜂窝型 honeycomb
正方格型 square grid
立方体型 cubic network
N
N
HO
O
N
O
OH
HO N
O
N
N
N
N N
O
O
N+ M
N+
N
O
O
O
O
N+ M
N+
N
O
O
N
N
HO N
O
一维链通过氢键自组装成二维超分子网
由氢键组装成的分子饼
（2）非常规氢键 X—H ┅ π 晶体中X—H ┅ π类型氢键实例
3、芳环堆砌作用
又称π—π堆叠作用，它是指芳环间的堆砌作用，给超分子化合物带来相当大的额外稳定性，它的影响因素很复杂，如芳环的大小，芳环匹配性，金属离子，温度，溶剂等。
这种堆叠既可以按面对面的形式，也可以按边对面的形式。
1、静电作用
静电作用包括盐键，即带电基团间的作用，如 R—NH3+ … - OOC—R；离子—偶极子作用，偶极子—偶极子作用等。
2、氢键
氢键在本质上是静电力,常被认为是一种特殊的范德华力，它常增加超分子的稳定性，具有方向性和饱和性，在超分子形成和分子识别中具有重要意义。
（1）常规氢键 X—H …Y （X，Y=F、O、N、C、Cl）
四、晶体工程
1、晶体工程的定义：根据分子堆积和分子间的相互作用，将超分子化学原理、方法以及控制分子间作用的谋略用于晶体，以设计和制出奇特新颖、花样繁多、具有特定的物理性质和化学性质的新晶体。

人教版高中化学选择性必修2：配合物与超分子【精品课件】

• (2)NH3和BF3可以通过配位键形成NH3·BF3，试分析提供孤电子对、空轨道的分别是哪种原子？
• 【答案】N原子提供孤电子对，B原子提供空轨道。
• (生3)成配白制色银沉氨淀溶，液后时沉，淀向逐Ag渐N溶O3解溶，液为中什滴么加？氨水，先
【答案】氨水呈弱碱性，滴入 AgNO3 溶液中生成 AgOH 白色沉淀；继续滴加氨水，NH3 分子与 Ag＋形成[Ag(NH3)2]＋配合离子，使 AgOH 逐渐溶解，反应过程如下：
• 2．超分子实例：DNA、冠醚、环糊精、杯芳烃、杯吡咯．用途 • (1)用超分分子离_C_6_0和__C_70__________。
• (2)冠醚识碱别金_属_离_子___________(如K＋)
微思考
• 超分子与一般的分子相比，在组成上有哪些特点？
的根本原理，类比推广到各配点，了解从原子、分子、超分子等不同
合物的结构性质的学习尺度认识物质结构的意义
知识导图
课前·新知导学
•
配合物
• 1．配位键与配合物
• (1)实验探究。
化合物 CuSO4 CuCl2
固体颜色白色
绿色
CuBr2 深褐色
NaCl 白色
K2SO4 白色
KBr 白色
溶液颜色结论
•
下列关于超分子的叙述中正确的是 ( )
• A．超分子就是高分子
• B．超分子都是无限伸展的
• C．形成超分子的微粒都是分子
• 【答案】B •是CuC(O【uSH解O)24析＋＋】22NN向HH3C3··HuHS22OOO＋4=溶=(=N液CH中u4()O加2SHO入)42过↓=＋=量=([N氨CHu水(4N)2发SHO生3)44；的]SO反4应＋ 4H2O，A错误，B正确；由于[Cu(NH3)4]SO4在乙醇中的溶解度远小于在水中的溶解度，故加入乙醇会产生沉淀， C错误；在[Cu(NH3)4]2＋中，Cu2＋提供空轨道，NH3给出孤电子对，D错误。

3.4《配合物与超分子》教学设计2023-2024学年高二下学期化学人教版(2019)选择性必修2

3.4《配合物与超分子》教学设计 2023-2024学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2一、教学内容《配合物与超分子》是2023-2024学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2的一章内容，主要介绍了配合物与超分子的基本概念、性质、应用等。

配合物是指由一个或多个金属离子与一个或多个配体通过配位键形成的离子型化合物，而超分子是指由两个或多个分子通过非共价键相互作用形成的分子聚集体。

这一章内容对于学生理解和掌握化学反应机理、物质结构等方面的知识具有重要意义。

教学内容包括以下几个方面：1. 配合物的基本概念和命名2. 配合物的性质和结构3. 配位化学反应及其机理4. 超分子的基本概念和性质5. 超分子的应用和制备二、核心素养目标本章《配合物与超分子》的教学旨在培养学生的学科核心素养，主要包括以下几个方面：1. 培养学生的化学学科素养，使学生能够理解和掌握配合物与超分子的基本概念、性质和应用，提高学生的化学知识水平。

2. 培养学生的问题解决能力，使学生能够运用所学的配合物与超分子的知识解决实际问题，提高学生的实践能力。

3. 培养学生科学思维能力，使学生能够运用科学的方法和思维方式来分析和理解配合物与超分子的性质和结构，提高学生的科学素养。

4. 培养学生团队合作能力，使学生能够在小组合作中共同探讨和解决问题，提高学生的团队协作能力。

5. 培养学生自主学习能力，使学生能够自主学习和探究配合物与超分子的知识，提高学生的自主学习能力。

三、学情分析在本章《配合物与超分子》的教学中，学情分析是非常重要的一个环节。

通过对学生的知识、能力和素质方面的了解，可以帮助教师更好地制定教学策略，提高教学效果。

1. 学生层次本节课的学生是高二年级的学生，他们已经具备了一定的化学基础知识，包括原子结构、化学键、离子反应等。

然而，由于不同学生的学习能力和接受程度不同，因此在理解和掌握配合物与超分子的概念和性质时可能存在差异。

有机化学专业硕士研究生课程

有机化学专业博士研究生课程教学大纲课程名称：超分子化学课程编号：0703031F03学分：2总学时数：40开课学期：2考试方式：笔试（开卷）课程说明：超分子化学是研究多个分子通过非共价键作用而形成的功能体系的科学。

它的显著特点是从宏观进入微观，从静态研究进入动态研究，从个别细致研究发展到相互渗透、相互联系的研究，从分子内的原子排列向分子间的相互作用发展。

涉及的领域较广。

已成为当前公认的化学理论与应用技术的前沿课题。

在有机化学专业博士研究生的培养中，该课程帮助研究生了解超分子化学的意义、基本知识及一般研究方法，还要求研究生掌握相关领域的基本原理和知识，熟悉本领域较新的研究动态。

教学内容、要求及学时分配：第一章绪论（2学时）1.1 生物学中的互补性：物种如何适合聚集1.2 非共价键相互作用：建议的作用力1.3 设计原理：螯合与大环效应1.4 超分子系统的特征1.5 溶剂化效应1.6 通告设计1.7总结与展望本章要求：了解超分子化学的定义、作用、发展以及涵盖的领域。

第2章阳离子键合 (4学时)2.1 为什么与阳离子键合2.2 大环配体的合成方法1. 高稀释技术2. 配合模板效应3.去金属化2.3 冠醚2.4 穴状配体2.5球状配体2.6杯芳烃2.7 Sepulchrates墓穴配合物2.8含铁细胞本章要求了解阳离子合成的大环受体结构。

了解基源互补，重排对多配位基受体与阳离子形成配合物的键能和选择性的影响。

明确大多数受体都是通过静电离子-偶极相互作用与阳离子键合，也可通过形成氢键增加键合强度。

熟悉大环受体的合成方法。

第3章阴离子键合 (4学时)3.1 阴离子键合的性质：受体设计原理3.2 为什么与阴离子键合3.3 利用静电作用的识别3.4 利用氢键作用识别3.5 利用路易斯酸主体的识别3.6 几种作用的协同识别1. 多氮大环化合物：静电与氢键协同作用2.胍盐：静电和氢键协同作用3.卟啉类：静电和氢键协同作用4.功能化有机金属胺类化合物：静电和氢键协同作用5.功能化的铀酰胺类化合物：路易斯酸和氢键协同作用6.荷正电的环芳烃类：静电与疏水协同作用7.金属空穴：静电和疏水协同作用本章要求：明确阴离子键合的重要性在于增强识别，而以此识别来设计受体是一个极具生命力的研究领。

7.4 配合物与超分子课件(共33张ppt)高中化学人教版(2019)必修二

以[Cu(NH3)4]SO4为例：
（1）中心原子(离子):提供空轨道，接受孤电子对。
（4）内界和外界：配
合物分为内界和外界，
配位数的多少和中心的电荷
其中配离子称为内界，、半径及配体的电荷、半径有关。
与内界发生电性匹配的
离子称为外界，外界和
内界以离子键相结合。
（5）配离子的电荷数：配离子的电荷数等于中心原子或离子与配体总电荷的代数和。如[Co(NH3)5Cl]n+中，中心离子为Co3+，n=2
(3)稳定性增强
• 配合物具有一定的稳定性，配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心离子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。例如，血红素中的Fe2+与CO分子形成的配位键比Fe2+与O2分子形成的配位键强，因此血红素中的 Fe2+与CO分子结合后，就很难再与O2分子结合，血红素失去输送氧气的功能，从而导致人体CO中毒
95%乙醇)，并用玻璃棒
Cu2+ + 2NH3·H2O = Cu(OH)2↓+2NH4+
Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4](OH)2
深蓝色晶体为[Cu(NH3)4]SO4·H2O ，说明该配合物在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度
摩擦试管壁
实验3-3
实验证明，无论在得到的深蓝色透明溶液中，还是在析出的深蓝色的晶体中，深蓝色都是由于存在 [Cu(NH3)4]2+，它是Cu2+的另一种常见配离子，中心离子仍然是Cu2+，而配体是NH3，配位数为4。
超分子
4. 重要特征及其应用——超分子组装：自组装
超分子组装的过程称为分

一轮复习配合物与超分子

[Cu(NH3)4]SO4= [Cu(NH3)4]2++SO42-
不AC、、向某能不以化[[下物生CC导强学列oo质成((电碱式NN配的AHH，处。g合实33C))加理指物46验lC]沉C入并出的l式2l淀]3A没其水CP的glt有中溶CN是lN心液O4（BD·H原23中、、也N3子B放加[[不H）CC，出入3oo产，((配，ANN生其gHH位试N沉3水3体)推)O35淀C溶C3及测溶l，l3液]配]其C液l2，位[P数t(。NH3)2Cl4]；中心原子：Pt 配位体： NH3、Cl- 配位数：6
实验1
向试管中加入2ml5%的CuSO4溶液，再逐滴加入浓氨水，边滴加边振荡，观察实验现象。
实验２
取2ml5%的CuＣl２溶液、Cu(NO3)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。
Cu 2+ +2NH3 .H2O
Cu（OH）2 + 4NH3 蓝色沉淀
Cu（OH）2 +2 NH4 +
= [Cu(NH3) 4]2+ + 2OH— 深蓝色溶液
[Cu(NH3)4]2+ 的结构简式为：
Байду номын сангаас
H3N
NH3
2+
Cu NH3
NH3
二.配合物的组成
内界与外界:内界是配位单元，外界是简单离子。内外界之间是完全电离的。
[Co(NH3)6]
CN-
6
Na3[AlF6]
[AlF6]3- Na+ Al3+
F-
6
Ni(CO)4