第四节 配合物与超分子
必备知识·素养奠基
一、配合物 1.配位键 由一个原子单方面提供_孤__电__子__对__,而另一个原子提供_空__轨__道__而形成的共价键, 即“电子对给予——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)与某些分子或离子(称为配体)以_配__位__键__结合形成 的化合物,简称配合物。
据此可知,这几种微粒都能提供孤电子对与某些金属离子形成配位键。
3.(2020·济南高二检测)下列物质:①H3O+
⑤CH4中存在配位键的是 ( )
A.①②
B.①③
C.④⑤
②[B(OH)4]D.②④
③CH3COO-
④NH3
【案例示范】
【典例】(2019·阜阳三中期末)以下微粒含配位键的是 ( )
①N2 H＋5 ②CH4 ③OH- ④N H＋4 ⑤Fe(CO)5
⑥Fe(SCN)3 ⑦H3O+ ⑧[Ag(NH3)2]OH
A.①④⑤⑥⑦⑧
B.①②④⑦⑧
C.①③④⑤⑥⑦
D.全部
【思维建模】解答有关配位键的理解和判断问题的思维流程如下:
溶液颜色_变__红__
Fe3+与SCN-可形成血红色配离子
【巧判断】 (1)配位键是不同于共价键、离子键的化学键。 ( ) 提示:×。配位键是一种特殊的共价键。 (2)提供空轨道的只能是过渡元素的原子或离子。 ( ) 提示:×。H+也能提供空轨道。
【情境·思考】 人体内血红蛋白是Fe2+卟啉配合物,Fe2+与O2结合形成配合物,而CO与血红蛋白中 Fe2+也能形成配合物。 (1)根据生活常识,比较说明其配合物的稳定性。 提示:血红蛋白中Fe2+与CO形成的配合物更稳定。 (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。
NH3<H+
NH3。
5.配位键与共价键的比较
成键条件
非极性键
成键原子得失电子 能力相同(同种非 金属)
极性键
成键原子得失电子 能力差别较小(不 同种非金属)
配位键
成键原子一方有孤 电子对,另一方有 空轨道
【思考·讨论】 (1)共价键有饱和性,但NH3为什么仍能与H+结合生成N H＋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。 (2)配位键中提供孤电子对的物质通常是哪些? 提示:提供孤电子对通常是含ⅤA、ⅥA、ⅦA元素的分子或离子。如NH3、CO、 H2O、F-、Cl-、OH-、CN-、SCN-等。 (3)配位键中提供空轨道的物质通常是哪些? 提示:H+、B、Al;过渡金属的离子或原子Cu2+、Fe2+、Ag+、Zn2+等。
A.Ag+、NH3 C.Cu2+、H+
B.H2O、H+ D.Fe3+、CO
【解析】选C。Ag+有空轨道,NH3中的氮原子上的孤电子对,可以形成配位键,A 错误;水分子中的O原子含有孤电子对,H+有空轨道,所以能形成配位键,B错
误;Cu2+、H+两种离子间没有孤电子对,所以不能形成配位键,C正确;Fe3+有空轨
(2)配合物的形成举例
实验操作
实验现象
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,滴加乙醇后析 出_深__蓝__色__晶__体__
有关离子方程式或原因分析
Cu2++2NH3·H2O====Cu(OH)2↓+2N H＋4 Cu(OH)2+4NH3====[Cu(NH3)4]2++2OH[Cu(NH3)4]2++SO24 +H2O [Cu(NH3)4]SO4·H2O↓
键。综合以上分析,①④⑤⑥⑦⑧中都存在配位键。
【母题追问】(1)写出N2H＋5 的结构式。 提示:
(2)H3O+中O的杂化类型是什么?H3O+的空间构型是什么? 提示:sp3 三角锥形 (3)[Ag(NH3)2]OH是强碱还是弱碱? 提示:强碱。
【迁移·应用】
1.(2019·漳州高二检测)下列组合不能形成配位键的是 ( )
【解析】选A。①N2H＋5 中有一个H+与一个N原子间形成配位键;②CH4中4个H原 子与C原子间形成共价单键,不存在配位键;③OH-中O与H间形成共价键,不存在 配位键;④NH＋4 中有1个H+与N原子间形成配位键;⑤Fe(CO)5中配位体CO与中心 原子Fe之间形成配位键;⑥Fe(SCN)3中配位体SCN-与Fe3+间形成配位键;⑦H3O+ 中有1个H+与O原子间形成配位键;⑧[Ag(NH3)2]OH中配位体NH3与Ag+间形成配 位
3.配位键的表示方法 用箭头“→”来表示孤对电子的共用情况,其中箭头由提供孤电子对的配位体 指向提供空轨道的中心离子。
4.配位键的稳定性
(1)电子对给予体形成配位键的能力:NH3 > H2O。 (2)接受体形成配位键的能力:H+>过渡金属>主族金属。
(3)配位键越强,配合物越稳定。如Cu2+ O原子一方能提供孤电子对。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。
二、超分子 1.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.超分子的重要特征:_分__子__识__别__和_自__组__装__。
关键能力·素养形成
知识点一 配位键 【重点释疑】 1.配位键的概念 配位键是一种特殊的共价键。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。
道,CO中的氧原子上的孤电子对,可以形成配位键,D错误。
2.(2020·广州高二检测)下列分子或离子中,能提供孤电子对与某些金属离子
形成配位键的是( )
①H2O ②NH3 ③F- ④CN- ⑤CO
A.①②
B.①②③
C.①②④
D.①②③④⑤
【解析】选D。根据各微粒中各原子的成键情况,写出几种微粒的电子式, 得出这几种微粒的路易斯结构式分别为：