丙烯酸类配体的配位化学和超分子化学
23 配位化合物和超分子(教学课件)2023学年高二化学同步备课系列(沪科版2020选择性必修2)
第二章 分子结构与性质第3课 配位化合物和超分子配位键和配位化合物01超分子和超分子化学03生产、生活中的配位化合物02分子光谱分析04CuSO4 CuSO4·5H2O配位键和配位化合物依据反应 NH 3 +H ＋ =NH 4 ＋ ，讨论NH 3是如何与H ＋形成NH 4＋的？配位键：由一个原子单独提供孤电子对，另一个原子提供空轨道而形成的化学键，即“电子对给予—接受”键。
实质上是一种特殊的共价键。
一.配位键1.概念：由一个原子单独提供孤电子对，另一个原子提供空轨道而形成的化学键，即“电子对给予—接受”键。
2.形成条件：①成键原子一方要有孤电子对②成键原子另一方有空轨道一般是过渡金属的原子或离子如：Fe 3+、Cu 2+、Zn 2+、Ni 2+、Co 3+、Ni ; 还有H +、Al 3+、B 、Mg 2+等主族元素如 NH 3, H 2O,CO,有机胺等分子；卤离子 、OH － ,CN － ,SCN －等离子。
配位键⑶特点：配位键是一种特殊的共价键，具有方向性和饱和性。
⑷表示方法：A提供孤电子对电子对给予体电子对接受体练习1：写出NH4+和H3O+的配位键的表示法？空的1s轨道孤电子对实验加NaCl溶液逐滴加氨水AgNO3溶液AgCl沉淀沉淀消失，得澄清的无色溶液Ag++Cl-=AgCl↓AgCl+2NH3=[Ag(NH3)2]Cl二氨合银离子二、配位化合物：1.概念：把金属离子或原子(称为中心离子或原子)与某些分子或离子(称为配体或配位体)以 配位键 结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。
如[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH等。
2.组成：配合物由内界和外界构成，配合单元是内界，内界由中心和配体构成。
外界是带异号电荷的离子。
[Cu4 ] SO 4内界（配离子）外界（离子）中心离子配位数配位原子配位体配位原子：配体中给出孤电子对与中心形成配位键的原子。
如H 2O 中O ，CO 中的C ，NH 3中的N 。
配合物与超分子(学生版) 2024-2025学年高二化学同步练习——题型突破(人教版选择性必修2)
第三章晶体结构和性质第四节配合物与超分子板块导航01/学习目标明确内容要求，落实学习任务02/思维导图构建知识体系，加强学习记忆03/知识导学梳理教材内容，掌握基础知识04/效果检测课堂自我检测，发现知识盲点05/问题探究探究重点难点，突破学习任务06/分层训练课后训练巩固，提升能力素养一、配位键1．定义：成键原子或离子一方提供________，另一方提供______________而形成的________键，这类“电子对给予—接受”键被称为配位键。
提供空轨道的________或________称为中心原子或中心离子，提供孤电子对的原子对应的_______或_______称为配体或配位体。
例如：[Cu(H 2O)4]2+，Cu 2+是中心离子，H 2O 是配体。
2．形成条件：(1)成键原子一方能提供________________。
(2)成键原子另一方能提供________________。
如反应NH 3+H +=NH 4+，NH 3中的N 上有1对孤电子对，H +中有空轨道，二者通过配位键结合形成NH 4+， NH 4+的形成可表示如下：【名师拓展】(1)孤电子对：分子或离子中，没有跟其他原子共用的电子对就是孤电子对。
如分子中中心原子分别有1、2、3个孤电子对。
含有孤电子对的微粒：分子如CO 、NH 3、H 2O 、有机胺等分子，离子如SCN —、Cl —、CN —、NO 2—等。
(2)含有空轨道的微粒：过渡金属的原子或离子。
一般是过渡金属的原子或离子如：Fe 3+、Cu 2+、Zn 2+、Ni 2+、Co 3+、Ni ； 还有H +、Al 3+、B 、Mg 2+等主族元素原子或离子。
一般来说，多数过渡金属的原子或离子形成配位键的数目基本上是固定的，如Ag +形成2个配位键，Cu 2+形成4个配位键等。
二、配位化合物1．配合物的概念：把金属离子或原子(称为中心离子或原子)与某些分子或离子(称为配体或配位体)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。
配位化学-配位化学总结
外界条件: 反应温度，压力和反应物浓度等。
4. 配合物的种类及其结构特点
单一配体配合物 混配配合物 多核配合物 金属簇合物 螯合物 超分子配合物 -配合物 大环配合物 金属有机化合物
5. 配合物的化学式和命名 单核配合物 多核配合物 含不饱和配体配合物 簇状配合物
注意：化学式书写时配体的顺序
答： (1)和(2)， (2)和(8)，聚合异构 (1)和(8)，配位异构
(3)和(5)，键合异构 (5)和(7)，电离异构 (4)和(6)，溶剂合异构
3. 已知[M(AA)2X2]型配合物是旋光活性的。 根据这种事实，指出该配合物的结构特点。
4. 利用VSEPR模型判断IF3的分子构型。
5. 画出下列配合物的所有可能的几何异构体。
[Co(H2O)6]2+： 弱场，t2g5eg*2，5个单电子。
磁性： [Co(H2O)6]2+大于[Co(CN)6]4-
如：F-，CN-， O2-， NCS-， NO3-
3. 通常情况下，2、4配位配合物中中心 离子的构型。
2配位----d10-------直线型
4配位----d0， d10， d7-----四面体 4配位----d8-----平面正方形
4. 四、六配位配合物的几何异构现象
4配位----四面体, 平面正方形(cis-, trans-)
8. 配体 PR3、 F-、NH3在光谱化学序列中的顺序。 答： F-、NH3、PR3
*
t2g t2g
(t2g*)无无 键Fra bibliotek键t2g
t2g 配配体体轨轨道道
9. 用MO理论解释[Co(CN)6]4- 和[Co(H2O)6]2+磁 性大小。
02 考点八 配合物、超分子(教师版)
【基础知识】分子结构与性质考点八配合物、超分子【必备知识】一、配合物1、相关概念配位键与配合物：由一个原子单方面提供孤电子对而另一个原子接受孤电子对形成的共价键中配位键。
配位键属于共价键。
金属离子或原子与某些离子或分子以配位键结合形成的化合物称为配合物（水合金属离子除外）。
2、组成中心离子或原子：有空轨道，一般是带正电的金属离子，特别是过渡金属离子，如Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等，但也有电中性的原子如B。
配体：其中的配位原子(配体中直接同中心离子或原子配合的原子)有孤电子对。
配体可以是分子，如CO、NH3、H2O等，也可以是离子，如F－、Cl－、Br－、I－、CN－、SCN－、OH－等。
3、表示：常用“→”来表示配位键，箭头指向接受孤电子对的原子，如NH＋4可表示为，在NH＋4中，虽然有一个N—H键形成过程与其他3个N—H键形成过程不同，但是一旦形成之后，4个共价键就完全相同。
4、如何判断物质中有无配位健？中心原子共价键数超过未成对电子数。
5、如何算配位数？配位数≠配位键数目例1、请在图中用“→”标出Ni2＋与Co的配位键，指出配位数。
【答案】4 4例2、回答下列问题 （1）（2016 江苏卷）[Zn(CN)4]2-中Zn 2+与CN －的C 原子形成配位键。
不考虑空间构型，[Zn(CN)4]2-的结构可用示意图表示为____________。
（2）AlCl 3在熔融态、气态和非极性溶剂中均以二聚体的形式存在，写出其二聚体的结构示意图 。
（3）[2019·新课标Ⅲ]FeCl 3中的化学键具有明显的共价性，蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl 3的结构式为________，其中Fe 的配位数为_____________。
（4）CO 为配合物中常见的配体。
CO 作配体时，提供孤电子对的通常是C 原子而不是O 原子，其原因是________________________________________________________________________。
超分子化学介绍
第一章从分子化学到超分子化学（2学时）第一节超分子化学的发展历程超分子化学（Supramolecular Chemistry）根源于配位化学，有人称之为广义配位化学（generalized coordination chemistry），是三十多年来迅猛发展起来的一门交叉学科，它与材料科学、信息科学、生命科学等学科紧密相关，是当代化学领域的前沿课题之一。
这个领域起源于碱金属阳离子被天然和人工合成的大环和多环配体，即冠醚和穴醚的选择性结合。
1967年C.J. Pederson报道了冠醚配位性能的发现，揭开了超分子化学发展的序幕；随后，J.-M. Lehn报道了穴醚的合成和配位性能，这种由双环或三环构成的立体结构比平面冠醚具有更好的对金属离子配位能力；1973年，D. J. Cram报道了一系列具有光学活性的冠醚，可以识别伯胺盐形成的配合物；分子识别的出现为这一新的化学领域注入了强大的生命力，之后它进一步延伸到分子间相互识别和作用，并广泛扩展到其它领域，从此诞生了超分子化学。
超分子化学的概念和术语是在1978年引入的，作为对前人工作的总结和发展。
1987年，Nobel化学奖授予了C.J. Pederson、D. J. Cram和J.-M. Lehn，标志着超分子化学的发展进入了一个新的时代，超分子化学的重要意义也因此被人们更多的理解。
BC自组装自组织从分子化学到超分子化学：分子、超分子、分子和超分子器件第二节超分子化学的定义和分类方法分子化学是基于原子间的共价键，而超分子化学则基于分子间的非共价键相互作用，即两个或两个以上的物质依靠分子间键缔合。
图1.1中简介了从分子化学到超分子化学的基本特征。
1987年，当年的诺贝尔化学奖获得者之一，法国的J. M. Lehn教授在获奖演说中曾为超分子化学作出了如下解释：超分子化学是研究两种以上的化学物种，通过分子间相互作用缔结而成的、具有特定结构和功能的超分子体系的科学。
配位化学-中科院总结(1-3章)解答
4. 4、6配位配合物的几何异构现象
4配位----四面体, 平面正方形(cis-, trans-)
6配位----八面体(cis-, trans-, fac-, mer-)
5. 化学结构异构现象
键合异构、电离异构、 配位异构、溶剂合异构、 聚合异构、配体异构、 构型异构
答： (1)和(2)， (2)和(8)，聚合异构 (1)和(8)，配位异构
(3)和(5)，键合异构 (5)和(7)，电离异构 (4)和(6)，溶剂合异构
3. 已知[M(AA)2X2]型配合物是旋光活性的。 根据这种事实，指出该配合物的结构特点。
4. 利用VSEPR模型判断IF3的分子构型。
5. 画出下列配合物的所有可能的异构体。
Pd2+的d电子组态为4d8，为第三过渡系元素， 分裂能大，其CFSE平面正方形》CFSE四面体，所以 [PdCl4]2-为平面正方形结构。
5. 用晶体场理论对配合物 [FeF6]3-和[Fe(CN)6]3-进行讨论。 (1) 中心离子d轨道上电子排布情况； (2) 比较磁性的大小； (3) 比较二者的稳定性。
5.晶体场中电子排布及晶体场稳定化能
四面体和八面体
6.晶体场理论的应用
(1) 解释配合物的颜色 (2) 比较配合物的稳定性、磁性 (3) 解释晶格能、水和焓、半径的变化规律 (4) 讨论六配位配合物结构畸变情况。
7.配体场理论是如何改进晶体场理论的？
8.MO理论对光谱化学序列的解释？
练习：
1. 用价键理论对配合物 [FeF6]3-和[Fe(CN)6]3-进行讨论。 (1) 图示中心离子d轨道上电子排布情况； (2) 计算说明磁性的大小； (3) 比较二者的稳定性。
超分子化学
―超分子‖(supramolecular)一词早在20世纪30年代已经出现,但在科学界受到重视却是50年之后了.超分子化学可定义为/超出分子的化学,是关于若干化学物种通过分子间相互作用结合在一起所构成的,具有较高复杂性和一定组织性的整体的化学.在这个整体中各组分还保持某些固有的物理和化学性质,同时又因彼此间的相互影响或扰动而表现出某些整体功能.超分子体系的微观单元是由若干乃至许许多多个不同化合物的分子或离子或其他可单独存在的具有一定化学性质的微粒聚集而成.聚集数可以确定或不确定,这与一分子中原子个数严格确定具有本质区别,把多个组分的基本微观单元聚集成超分子的凝聚力是一些(相对于共价键)较弱的作用力.如范氏力(含氢键)亲水或憎水作用等. 超分子化学的发展特别要提到三个人，Pederson C，Cram D J和Lehn J M，他们分享了1987 年诺贝尔化学奖。
1967 年Pederson 等第一次发现了冠醚。
他原先想合成的是一个非环聚醚(多元醚)，但在纯化过程中分离出极少量产率仅0.4%的丝状有纤维结构并不溶于羟基溶剂的白色晶体。
受好奇心驱使，他进行了深入研究，发现它是一种大环聚醚，即命名为冠醚，它是由于非环聚醚前体与碱金属离子配位结合，阳离子使配体预组织后更有利于环化而形成的。
这可以说是第一个在人工合成中的自组装作用。
Pederson 诺贝尔演说的题目就是―冠醚的发现‖，他提到要是当年忽略了这种并非期待的杂质，他可能就与冠醚失之交臂。
Cram 诺贝尔演说的题目是―分子主客体以及它们的配合物的设计‖。
他受到酶和核酸的晶体结构以及免疫系统专一性的启发，从1950 年代起就想设计和合成较简单的有机化合物，来模仿自然界存在的一些化合物的功能，他认识到高度结构化的配合物是中心，Pederson 的工作一发表，他就意识到这是一个入口，由此开展了系列的主客体化学的研究。
主客体也就是生物学中常采用的受体与基质，它们间的作用是典型的自组装作用。
2025届高中化学复习学案：配合物与超分子、分子的性质
天文定义:北交点North Node，南交点South Node是月球轨道与黄道面的两个交点.黄道面是地球运行轨道的平面,太阳系中地球外的星体运行，多不会完全与地球运行面平行.因此都会与黄道面有两个交点，也就是轨道一半会在黄道面以上，而一半在黄道面以下.这两个点就因此称为升交点以及降交点.该星运行到升交点后，开始在倾斜于黄道面上的轨道运行,而运行到降交点后，开始在倾斜于黄道面以下的轨道运行.每个行星都有这两个交点，月球也不例外.不过月球根地球关系密切，自古都特称月轨交点为北交点和南交点.北交点就是升交点，南交点就是降交点.因为以黄道面当作纬度0度，平面以上就是北纬，以南就是南纬交点就是纬度0度，越接近交点纬度就越接近0度,越远离交点纬度数值就越大.以地球为观察点，升交点及降交点都是一组对称的点,多在相对的180度的距离.月球轨道交点，当然也是对称的,并且也比其他行星升降交点更重要许多.因为这两交点似乎是夹住地球的，似乎是一个轴的两端,而且交点还有关于太阳月亮的运行纬度.基本上就是推算日蚀以及月蚀的功能,所以在传统上被当成运行体，更自古即运用在占星学上.人文象征：自上古即是天文重要元件,各古老民族皆极为关注.中国古名天首（龙首Dragon’s Head ），天尾（龙尾Dragon’s Tail)视作龙之开口和尾部，为吞噬太阳月亮的特殊门户. 印度某时期称，名为～Rahu (RA)，Ketu (KE) 曾以音译翻成中文为中国所用名词～罗睺、计都埃及也很重视，日月门户以双塔的形象展现,文字中和符号中都有此类记号.如今在塔罗的月亮牌中仍可见双塔的图样.符号意义：小圈圈～交会点，蚀入星体的口.大圆弧～月球轨道.整体～具体表示了月球轨道与两交点一体.整体表现了运行方向（曲线走向），升降两种方向,还有和蕴藏能量（圆弧所含），或说是蚀入星体的肚亮空间.现代来看形似耳机。
两者～北交点及南交点符号方向相反，上下对称，北交点轨道线条往上运行围绕，开口向下.南交点轨道线条往下运行围绕，开口向上.自然蕴义：是虚设的点，特殊的点，牵涉很多，时空交错.以升交，降交来看待，与上扬、下降有关的动力.升交点就是往上扬，是阳性的能量。
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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，北京100081
E-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, 177，4501
COORDINATION CHEMISTRY AND SUPRAMOLECULAR
CHEMISTRY OF ACRYLIC ACID
Gui-Lei Liu, Hui Li*
Department of Chemistry, College of Science, Beijing Institute of Technology, No.5
South Street, Zhongguancun, 100081, Beijing
Abstract: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).
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