配合物的形成和應用

1、血紅素血紅素（含鐵配合物）（含鐵配合物）你知道嗎？你知道嗎？有一類化合物，我們稱之為配合物。有一類化合物，我們稱之為配合物。（含鎂配合物）（含鎂配合物）維生素維生素b b12 12 （含鈷配合物）（含鈷配合物）抗癌藥物抗癌藥物-順鉑順鉑（含鉑配合物）含鉑配合物） 順鉑化學式為順鉑化學式為pt(nhpt(nh3 3) )2 2clcl2 2v據(jù)統(tǒng)計臨床癌癥化療方案中據(jù)統(tǒng)計臨床癌癥化療方案中, ,有有85%85%的方案的方案是以順鉑配合物或卡鉑為主藥。是以順鉑配合物或卡鉑為主藥。v19691969年以來，合成了年以來，合成了20002000多種鉑類抗癌活多種鉑類抗癌活性配合物。性配合物。 維爾納與

2、配合物維爾納與配合物 1919世紀末期，德國化學家發(fā)現(xiàn)一系列令人難世紀末期，德國化學家發(fā)現(xiàn)一系列令人難以回答的問題，氯化鈷跟氨結(jié)合，會生成顏色各異、以回答的問題，氯化鈷跟氨結(jié)合，會生成顏色各異、化學性質(zhì)不同的物質(zhì)。為了解釋上述情況，化學家曾化學性質(zhì)不同的物質(zhì)。為了解釋上述情況，化學家曾提出各種假說，但都未能成功。直到提出各種假說，但都未能成功。直到18931893年，瑞士化年，瑞士化學家維爾納（學家維爾納（a awernerwerner）在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上，）在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上，首次提出了配合物等概念，并成功解釋了很多配合物首次提出了配合物等概念，并成功解釋了很多配合物的性質(zhì)的性質(zhì) ，

3、維爾納也被稱為，維爾納也被稱為“配位化學之父配位化學之父”，并因此，并因此獲得了獲得了19131913年的諾貝爾化學獎。年的諾貝爾化學獎。 專題專題4:4:分子空間結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì)分子空間結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì)第二單元第二單元 配合物的形成和應用配合物的形成和應用配位鍵配位鍵（1）定義）定義（2）配位鍵的形成條件）配位鍵的形成條件（3）配位鍵的表示方法）配位鍵的表示方法一方提供一方提供孤電子對孤電子對一方提供一方提供空軌道空軌道ab提供孤電子對提供孤電子對的原子與的原子與接受孤電接受孤電子對的原子子對的原子之間形成的共價鍵，之間形成的共價鍵，（4）配位鍵的鍵參數(shù)）配位鍵的鍵參數(shù)同其他同其他相同原子相同原

4、子形成的形成的共價鍵鍵參數(shù)共價鍵鍵參數(shù)完全相同完全相同hohh即即“電子對給予電子對給予接受鍵接受鍵”復習回顧復習回顧實驗實驗1 1 向試管中加入向試管中加入2ml5%的的cuso4溶液，再逐滴加入溶液，再逐滴加入濃氨水，邊滴加邊振蕩，觀察實驗現(xiàn)象。濃氨水，邊滴加邊振蕩，觀察實驗現(xiàn)象。實驗實驗取取2ml5%的的cul溶液、溶液、cu(no3)2溶液進行如上實溶液進行如上實驗，觀察現(xiàn)象。驗，觀察現(xiàn)象。兩個實驗現(xiàn)象相同，在兩個實驗現(xiàn)象相同，在天藍色天藍色溶液中滴加氨水，溶液中滴加氨水，先產(chǎn)生先產(chǎn)生藍色藍色沉淀，沉淀逐漸增多，繼續(xù)滴加氨水，沉淀，沉淀逐漸增多，繼續(xù)滴加氨水，沉淀溶解，得到沉淀溶解，得

5、到深藍色深藍色溶液。溶液。現(xiàn)象：現(xiàn)象：結(jié)論：結(jié)論：（1）可能有新微粒生成。）可能有新微粒生成。（2）so42-,cl-，no3-對新微粒的生成無影響或影響相同。對新微粒的生成無影響或影響相同。實驗實驗 將實驗中所得深藍色溶液分為兩份將實驗中所得深藍色溶液分為兩份,一份滴加一份滴加naoh溶液溶液,另一份滴加另一份滴加bacl2溶液，觀察有何現(xiàn)象。溶液，觀察有何現(xiàn)象。現(xiàn)象：現(xiàn)象：滴加滴加naoh溶液的試管中無現(xiàn)象，滴加溶液的試管中無現(xiàn)象，滴加bacl2溶液的試管中溶液的試管中有白色沉淀生成。有白色沉淀生成。結(jié)論：結(jié)論： (1) 溶液中幾乎無溶液中幾乎無cu2+，存在于新微粒中。，存在于新微粒中。

6、 (2) 溶液中有大量溶液中有大量so42-存在，說明在與濃氨水反應前后存在，說明在與濃氨水反應前后 so42-無變化，未參與新微粒的形成。無變化，未參與新微粒的形成。無水乙醇無水乙醇過濾、洗滌、過濾、洗滌、干燥干燥x x射線晶體衍射證明射線晶體衍射證明為為cu(nhcu(nh3 3) )4 4soso4 4 拓展視野拓展視野實驗證明：呈深藍色溶液的物質(zhì)是實驗證明：呈深藍色溶液的物質(zhì)是 cu(nhcu(nh3 3) )4 4 2 2綜合以上實驗現(xiàn)象分析歸納得出：綜合以上實驗現(xiàn)象分析歸納得出：深藍色深藍色溶液的本質(zhì)是溶液的本質(zhì)是nh3與與cu2+形成了新的微粒。形成了新的微粒。cu(nh3)42

7、+cu 2+ +2nh3 .h2o cu（oh）2 +2 nh4 + cu（oh）2 + 4nh3 . h2o cu(nh3) 42+ +2oh- + 4h2o藍色沉淀藍色沉淀深藍色溶液深藍色溶液試寫出實驗中發(fā)生的兩個反應的離子方程式？試寫出實驗中發(fā)生的兩個反應的離子方程式？總反應：總反應：cuso4+4nh3h2o=cu(nh3)4so4+4h2ocu2+與與nh3是如何結(jié)合在一起的呢？是如何結(jié)合在一起的呢？四個氮原子和銅離子構(gòu)成平面正方形四個氮原子和銅離子構(gòu)成平面正方形,配位鍵配位鍵的存在的存在是配合物與其它物質(zhì)最本質(zhì)的區(qū)別是配合物與其它物質(zhì)最本質(zhì)的區(qū)別一、配合物一、配合物1. 定義定義由

8、提供孤電子對的配位體與接受孤電子對的中心原子由提供孤電子對的配位體與接受孤電子對的中心原子(或離子或離子)以配位鍵形成的化合物稱配合物以配位鍵形成的化合物稱配合物,又稱絡合物。又稱絡合物。2. 形成條件形成條件(1) 中心原子中心原子(或離子或離子)必須存在空軌道。必須存在空軌道。(2)配位體具有提供孤電子對的原子。配位體具有提供孤電子對的原子。3.配合物的組成配合物的組成配位體配位體中心原子中心原子配位配位數(shù)數(shù) cu (nh3 )4 so4內(nèi)界內(nèi)界外界外界硫酸四氨合銅硫酸四氨合銅()從溶液中析出配合物時，配離子經(jīng)常與帶有相反電荷的其他離子結(jié)合成鹽，這類鹽稱為配鹽。配鹽的組成可以劃分為內(nèi)界和外

9、界。配離子屬于內(nèi)界，配離子以外的其他離子屬于外界。內(nèi)、外界之間以離子鍵結(jié)合。(1). 內(nèi)界：內(nèi)界：一般加一般加 表示。表示。.中心原子中心原子(或離子或離子) 提供空軌道，接受孤電子對提供空軌道，接受孤電子對 的的 原子（或離子），也稱形成體。原子（或離子），也稱形成體。常見的有：常見的有： 過渡元素陽離子或原子，如過渡元素陽離子或原子，如fe3+、fe2+、cu2+、 zn2+、ag+、ni 少數(shù)主族元素陽離子，如少數(shù)主族元素陽離子，如al3+ 一些非金屬元素的原子，如一些非金屬元素的原子，如si、i.配位數(shù)配位數(shù) 直接與中心原子相連直接與中心原子相連 的配位原子個數(shù)。的配位原子個數(shù)。 一般

10、為一般為2、4、6、8，最常見為，最常見為4、6.配位體配位體指配合物中與中心原子結(jié)合的離子或分子。指配合物中與中心原子結(jié)合的離子或分子。常見的有：陰離子，如常見的有：陰離子，如x-（鹵素離子）、（鹵素離子）、oh-、scn-、cn- 中性分子，如中性分子，如h2o、nh3、co、 h2nch2ch2nh2（en 乙二胺乙二胺）配位原子：指配位體中含孤電子對，與中心原子直接相連配位原子：指配位體中含孤電子對，與中心原子直接相連的原子，主要是非金屬元素的原子，主要是非金屬元素c、n、o、s、鹵素等原子。、鹵素等原子。 常見金屬離子的配位數(shù)1價金屬離子 2價金屬離子 3價金屬離子 cu+ 2,4

11、ca2+ 6 al3+ 4, 6 ag+ 2 zn2+ 4,6 cr3+ 6 au+ 2,4 fe2+ 6 fe3+ 6 co2+ 4,6 co3+ 6 cu2+ 4,6 au3+ 4 mg2+ 6(2). 外界：外界： 除內(nèi)界以外的部分。（內(nèi)界以外的其他離子構(gòu)成外除內(nèi)界以外的部分。（內(nèi)界以外的其他離子構(gòu)成外界）。而有的配合物只有內(nèi)界，沒有外界。界）。而有的配合物只有內(nèi)界，沒有外界。 fe(co)5 、ni (co)4 ，其中其中 fe 、ni為零價為零價 cu(nh3)4ptcl4、只有內(nèi)界，而無外界的配合物只有內(nèi)界，而無外界的配合物配合物配合物內(nèi)界內(nèi)界外界外界中心原子中心原子(離子離子)配

12、位體配位體配位配位數(shù)數(shù)ag(nh3)2ohk4fe(cn)6na3alf6ni(co)4co(nh3)5clcl2ag(nh3)2+oh-ag+nh32fe(cn)64-k+fe2+cn-66alf63-na+al3+f-ni(co)4無無nico4co(nh3)5cl2+cl-co3+nh3、 cl-6有有fe2+ cu2+ zn2+ ag+ h2o nh3cl co可以作為中心離子的是可以作為中心離子的是可以作為配體的是可以作為配體的是fe2+cu2+zn2+ h2o nh3cn- coag+cn cl- ch4co2微粒微粒(1)配合物整體配合物整體(包括內(nèi)界和外界包括內(nèi)界和外界)應顯電

13、中性；外界離子所帶電荷應顯電中性；外界離子所帶電荷總數(shù)等于配離子的電荷數(shù)。而總數(shù)等于配離子的電荷數(shù)。而配離子的電荷數(shù)配離子的電荷數(shù)=中心離子和配位中心離子和配位體電荷的代數(shù)和，體電荷的代數(shù)和， (4) 對于具有內(nèi)外界的配合物，中心原子和配位體通過對于具有內(nèi)外界的配合物，中心原子和配位體通過配位鍵配位鍵結(jié)合，結(jié)合，一般一般很難很難電離；內(nèi)外界之間以電離；內(nèi)外界之間以離子鍵離子鍵結(jié)合結(jié)合,在水溶液中在水溶液中較易較易電離。故電離。故內(nèi)界穩(wěn)定，外界易參加反應內(nèi)界穩(wěn)定，外界易參加反應 cu(nh3)4so4= cu(nh3)42+so42-(3)配合物的內(nèi)界不僅可為陽離子、陰離子，還可以是中性分子。配

14、合物的內(nèi)界不僅可為陽離子、陰離子，還可以是中性分子。(2)一個中心原子一個中心原子(離子離子)可同時結(jié)合多種配位體?？赏瑫r結(jié)合多種配位體。（5）內(nèi)界通過配位鍵結(jié)合，常存在可逆反應）內(nèi)界通過配位鍵結(jié)合，常存在可逆反應。 思考：1、現(xiàn)有兩種配合物晶體co(nh3)6cl3和co(nh3)5clcl2，一種為橙黃色，另一種為紫紅色。請設(shè)計實驗方案將這兩種配合物區(qū)別開來。 參考答案：兩者在水中發(fā)生電離：co(nh3)6cl3= co(nh3)63+3cl-co(nh3)5clcl2 = co(nh3)5cl2+2cl-比較可知：兩者電離出的cl-的量不同，設(shè)計實驗時可從這一條件入手，加ag+沉淀cl-

15、，然后測量所得沉淀量就可以加以區(qū)別。2、某物質(zhì)的實驗式ptcl42nh3，其水溶液不導電，加入agno3也不產(chǎn)生沉淀，以強堿處理也沒有nh3放出，試推測其化學式。指出其中心原子，配位體及配位數(shù)。參考答案：pt(nh3)2cl4；配位體： nh3、cl-中心原子：pt配位數(shù)：64 4、配合物的命名、配合物的命名內(nèi)、外界之間加內(nèi)、外界之間加“酸酸”或或“化化”分開。外界鹵素用分開。外界鹵素用“化化”分開。分開。cu(hcu(h2 2o)o)4 4 2+ 2+ 四水合銅離子四水合銅離子ag(nhag(nh3 3) )2 2 ohoh 氫氧化二氨合銀氫氧化二氨合銀cu(nhcu(nh3 3) )4 4

16、soso4 4k k3 3fe(cn)fe(cn)6 6 硫酸四氨合銅硫酸四氨合銅六氰合鐵酸鉀六氰合鐵酸鉀注：如ptcl4四氯合鉑()，后面括號內(nèi)的羅馬數(shù)是注明了中心原子的化合價。寫名稱或化學式寫名稱或化學式cu(nhcu(nh3 3) )4 4 cl cl2 2氯化四氨合銅氯化四氨合銅nana3 3alfalf6 6 六氟合鋁酸鈉六氟合鋁酸鈉硝酸六氨合鈷硝酸六氨合鈷co(nhco(nh3 3) )6 6 (no(no3 3) )3 3zn(nhzn(nh3 3) )4 4(oh)oh)2 2氫氧化四氨合鋅氫氧化四氨合鋅課堂練習課堂練習順式順式反式反式5.配合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象配合物的同分異構(gòu)現(xiàn)

17、象根據(jù)課本根據(jù)課本78頁表頁表4-4說明配合物說明配合物a、b中哪一種是順式，哪一種是反式中哪一種是順式，哪一種是反式配合物的異構(gòu)現(xiàn)象： 配合物化學組成相同，但原子間連接方式或空間排列方式不同而引起配合物結(jié)構(gòu)性質(zhì)不同的現(xiàn)象。幾何異構(gòu)：在配位化合物中，配體可以占據(jù)中心原子周圍的不同位置。所研究的配體如果處于相鄰相鄰的位置，稱之為順式結(jié)構(gòu)。如果處于相對相對的位置，稱之為反式結(jié)構(gòu)。由于配體所處的順反位置不同所產(chǎn)生的異構(gòu)現(xiàn)象稱為順反異構(gòu)。如：順-二氯二氨合鉑（極性） 反-二氯二氨合鉑（非極性） ag(nh3)2 + zn(nh3)4 2+ ni(cn)4 2- alf6 3-6、配合物離子的空間構(gòu)型、

18、配合物離子的空間構(gòu)型(1)(1)中心離子或原子中心離子或原子(a)(a)：有空軌道有空軌道 配位體配位體(b)(b)：有孤電子對有孤電子對 二者形成配位鍵二者形成配位鍵a ab b(2) (2) 中心離子或原子采用中心離子或原子采用雜化軌道雜化軌道成鍵成鍵. . (3)(3)空間構(gòu)型與雜化方式有關(guān)空間構(gòu)型與雜化方式有關(guān) sp-sp-直線型直線型 spsp2 2 -平面三角形平面三角形 spsp3 3 -正四面體型正四面體型 dspdsp2 2 -平面正方形平面正方形 d d2 2spsp3 3 / sp / sp3 3d d2 2 -正八面體型正八面體型配合物的結(jié)構(gòu)配合物的結(jié)構(gòu)ag(nh3)2

19、 + zn(nh3)4 2+ cu(nh3)4 2+ alf6 3-sp spsp sp3 3 dspdsp2 2 spsp3 3d d2 2ag(nh3)2+配位鍵的形成和空間構(gòu)型配位鍵的形成和空間構(gòu)型 ag+空的空的5s軌道和軌道和5p軌道形成軌道形成2個個sp雜化雜化軌道，接受軌道，接受2個個nh3分子提供的分子提供的孤電子對，孤電子對，形成形成直線形直線形的的ag(nh3)2+ 。h3nagnh3+ag+4d 5s 5pag(nh3)2+4d sp 5pzn(nh3)42+配位鍵的形成和空間結(jié)構(gòu)配位鍵的形成和空間結(jié)構(gòu) zn2+形成形成4個個sp3雜化軌道，接受雜化軌道，接受4個個nh3

20、分分子提供的子提供的孤電子對形成孤電子對形成4個配位鍵，得到正四個配位鍵，得到正四面體型的面體型的zn(nh3)42+ 。znnh3nh3nh3nh3cu(nh3)42+的成鍵情況和空間結(jié)構(gòu)的成鍵情況和空間結(jié)構(gòu) cu2+形成形成dsp2雜化軌道，接受雜化軌道，接受4個個nh3分子提供的分子提供的孤電子對，形成平面正方形孤電子對，形成平面正方形的的cu(nh3)42+ 。cunh3nh3nh3nh3二、配合物的性質(zhì)二、配合物的性質(zhì) （1）配合物形成后，顏色、溶解性都有可能發(fā)生改變。 如： fe3+ 棕黃色 fe2+ 淺綠色 fe（scn）3 血紅色 fe（cn）42- 無色 agcl、agbr、

21、可與nh3h2o反應生成易溶的ag（nh3）2+（2）配合物的穩(wěn)定性：配合物中的配位鍵越強，配合物越穩(wěn)定。當作為中心原子的金屬離子相同時，配合物的穩(wěn)定性與配體的性質(zhì)有關(guān)。如co與血紅素中的fe2+形成的配位鍵比o2與fe2+形成的強。（1）物理性質(zhì)）物理性質(zhì) 顏色顏色 分子極性分子極性 溶解性溶解性（2）化學性質(zhì)）化學性質(zhì) 抗癌活性抗癌活性clclptptclclnhnh3 3nhnh3 3clclptptnhnh3 3clclnhnh3 3淡黃色淡黃色 棕黃色棕黃色非極性非極性 極性極性難溶于水難溶于水 易溶于水易溶于水 無活性無活性 有活性有活性n三三、配合物的應用三、配合物的應用配合物在

22、許多方面有廣泛的應用配合物在許多方面有廣泛的應用 在實驗研究中，常用形成配合物的方法來檢驗在實驗研究中，常用形成配合物的方法來檢驗金屬離子、分離物質(zhì)、定量測定物質(zhì)的組成。金屬離子、分離物質(zhì)、定量測定物質(zhì)的組成。 在生產(chǎn)中，配合物被廣泛應用于染色、電鍍、在生產(chǎn)中，配合物被廣泛應用于染色、電鍍、硬水軟化、金屬冶煉領(lǐng)域。硬水軟化、金屬冶煉領(lǐng)域。 在許多尖端領(lǐng)域如激光材料、超導材料、抗在許多尖端領(lǐng)域如激光材料、超導材料、抗癌藥物的研究、催化劑的研制等方面，配合物發(fā)癌藥物的研究、催化劑的研制等方面，配合物發(fā)揮著越來越大的作用。揮著越來越大的作用。 （1）科學研究中的應用）科學研究中的應用1 1、離子鑒定

23、、離子鑒定：ni2+與丁二肟反應，生成血紅色配合物。與丁二肟反應，生成血紅色配合物。2 2、離子分離、離子分離：)()()()(32433223沉淀溶液ohalnhznalznohnh乙烯催化氧化制乙醛乙烯催化氧化制乙醛hclhcpdhclpdclhc2)( 22222342242chochochchhclcuclpdcl322222222催化機理催化機理hclpdchochohclhcpd622)(2322342 室溫下cuclpdclcuclpd2222ohcuclhclocucl2222444(2)工業(yè)催化中的應用工業(yè)催化中的應用(3)冶金電鍍中的應用冶金電鍍中的應用高純度金屬制備高純度

24、金屬制備（fe,ni,co）ohcnauohocnau4)( 4284222)()(55473,20)(gcofecofekmpa低純貴金屬的提取貴金屬的提取242)(2)( 2cnznauzncnau)(55)()(高純fecogcofe(4)生物醫(yī)藥中的應用生物醫(yī)藥中的應用醫(yī)藥行業(yè)醫(yī)藥行業(yè)治癌藥物順鉑治癌藥物順鉑pt(nh3)2cl2生物大分子生物大分子（有抗癌活性）（有抗癌活性） （無抗癌活性）（無抗癌活性）(5)配合物與生物固氮配合物與生物固氮合氮酶中合氮酶中fe-mo中中心結(jié)構(gòu)示意圖心結(jié)構(gòu)示意圖 將大氣中游離態(tài)氮將大氣中游離態(tài)氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)氮的過轉(zhuǎn)化為化合態(tài)氮的過程叫氮的固定程叫氮的

25、固定起固定氮作用的化學反應是起固定氮作用的化學反應是a、氮氣與氫氣在一定條件下反應生成氨氣、氮氣與氫氣在一定條件下反應生成氨氣b、一氧化氮與氧氣反應生成二氧化氮、一氧化氮與氧氣反應生成二氧化氮c、氨氣經(jīng)催化氧化生成一氧化氮、氨氣經(jīng)催化氧化生成一氧化氮 d、由氨氣制碳酸氫銨和硫酸銨、由氨氣制碳酸氫銨和硫酸銨答案：答案：a思考題：思考題： 要證明某溶液中不含要證明某溶液中不含fe3+而可能含有而可能含有fe2+，進行如下實驗操作時，最佳順序為，進行如下實驗操作時，最佳順序為 加入足量氯水加入足量氯水 加入足量酸性高錳酸加入足量酸性高錳酸鉀溶液鉀溶液 加入少量加入少量nh4scn溶液溶液 a b c d 答案：答案：c思考題：思考題： 在做銀鏡反應實驗時，需要配制銀氨溶在做銀鏡反應實驗時，需要配制銀氨溶液。請回答：銀氨溶液的配制過程，實驗液。請回答：銀氨溶液的配制過程，實驗現(xiàn)象，寫出相應