配合物理论简介
——认识配合物
教学目标:
1、知识与技能
掌握配位键、配位化合物的概念;正确表示配位键、配位化合物;认识常见配合物,了解配位化合物的组成、命名以及在生活中的应用。
2、过程与方法
通过实验探究活用离子的检验,培养学生分析、归纳总结的能力;学会对比实验的方法;培养学生自主学习能力。
3、情感态度与价值观
通过顺铂的发现史、实验探究感受“化学是一门以实验为基础的科学”,体会科研之路,使学生感受科学的力量,热爱科学、崇尚科学;通过合作学习培养学生的团队意识及严谨、细致的科学态度;了解配合物在生活中的应用,激发学生学习化学的积极性。
教学重点和难点:
教学重点:配位键和配位化合物组成、表示、形成条件及配合物结构和性质
教学难点:配合物形成条件,结构与性质关系
教学过程:
上课!
同学们,你们知道吗?我国每年新增200多万癌症患者,平均每4人死亡就有1人死于癌症。但随着顺铂药物的发现,人类开启了抗癌的新篇章。
故事:顺铂早在1845年就由意大利化学家合成了,但没有人知道它的作用,所以一直默默无闻。直到1960年,美国的物理学家罗森博格教授,被安排担任了生物系主任,当他通过显微镜看到细胞的有丝分裂时,做为物理学家的罗森博格,脑海中哪里有什么细胞分裂?有的只是物理学中的磁力线,他错误的把这两个完全不相干的事情联系起来,并错误的付诸行动。罗森博格等人用铂做电极,氯化铵做电解质溶液,在测量电流对细菌生长的影响时,却突然发现在铂电极附近,细胞的分裂被抑制了,他们及时发现了这个异常,并调转了研究方向,最终发现这种效应不是电流引起的,而是与铂电极表面产生的化合物有关,这种化合物就是顺铂。后来证实这种抑制对癌细胞有特效!
错误的联想—错误的设想—错误的实验—成就了一个伟大的发现!
顺铂这一“抗癌药里的青霉素”,不但极大的促进了抗癌药物的研发,也由于它是简单的配位化合物,从而大大促进了配位化学的发展。
今天,就让我们一起走进配合物的神秘世界。
一、认识配合物
【引入】其实,配合物距离我们并不遥远,白色的硫酸铜粉末溶于水后,溶液变蓝了,原来是因为水分子中的氧原子上有孤电子对,铜离子有空轨道,他们结合在一起形成了[Cu(H2O)4]2+,这种离子是蓝色的,所以溶液变蓝了。
【结论】:我们把成键的两个原子一方(A)提供孤电子对,一方(B)提供空轨道而形成的共价键,称为配位键,表示为A→B。
【教师实验(视频)】:我们身边的配合物还有很多,下面我们再做一个试验。往CuSO4溶液中,逐滴加入浓氨水,先产生蓝色沉淀,继续滴加氨水,沉淀溶解,得到深蓝色溶液。这又是一种配合物——硫酸四氨合铜。
【教师】: 将深蓝色溶液分为两份,一份滴加NaOH溶液, 试管中没有现象,这说明了什么呢?
【学生】:溶液中Cu2+几乎没有了。
【教师】:第二份中滴加BaCl2溶液,试管中有白色沉淀生成,这又说明了什么呢?
【学生】:不错,溶液中有大量SO42-存在。
【思考】:(那么)Cu2+去哪里了呢?(分析结构,可以看出)
这就和做生意一样,Cu2+提供空轨道,NH3提供孤电子对,你情我愿的生意就做成了,形成了[Cu(NH3)4]2+。
【教师】:像硫酸四氨合铜这样由配位键形成的化合物称为配位化合物,简称配合物,它由内界配离子和外界组成,而内界配离子又由中心离子、配体和配位数三部分组成,从刚才的实验来看,内界配离子和外界之间是离子键,容易电离。
內界[Cu(NH3)4]2+中铜离子和氨分子之间真的就不能电离吗?带着这个问题我们进一步探究配合物中的化学平衡。
二、配合物中的化学平衡——铜离子与氯离子的配合
氯离子也有孤电子对,它是不是也能与铜离子形成配离子呢?
【实验】取棕黄色的氯化铜于试管中,向试管中加少量水,生成绿色溶液,继续加水,又生成蓝色溶液。
【思考】棕黄色的氯化铜溶于水为什么不是棕黄色,为什么水量不同,颜色不同呢?(提示[CuCl4]2-配离子的颜色为棕黄色)
【学生猜想】:(同学们的猜想很正确)在溶液中可能存在着两种配离子,如果溶液较浓,则主要显示四氯合铜配离子的棕黄色,如果水多,则主要显示四水合铜配离子的蓝色,如果介于二者之间,就呈现绿色。
【教师】Cl-和Cu2+反应生成配离子[CuCl4]2-如果能与[Cu(H2O)4]2+转化,就说明溶液中存在一个化学平衡:Cu2+ + 4Cl- [CuCl4]2-。
【实验】:向蓝色的氯化铜溶液中加NaCl固体,会有变化吗?溶液由蓝色变为绿色,加水溶液变为蓝色。
【教师】:这是为什么呢?
【结论】:说明加大Cl-浓度能生成更多的[CuCl4]2-,使溶液从蓝色变为绿色(从而证明确实存在一个平衡:Cu2+ + 4Cl- [CuCl4]2-)。
【教师】:化学平衡除了受浓度的影响,还与温度有关。如果改变蓝色氯化铜溶液的温度,会有变化吗?
【实验】:加热蓝色的氯化铜溶液,溶液由蓝色变为绿色,冷却溶液变为蓝色。
【教师】以上这些颜色变化说明了什么呢?
【学生】:(很好,这说明)[Cu(H2O)4]2+、[CuCl4]2-两种配离子确实存在,并且这些配离子是可以相互转化的。
【教师】:(也就是说)内界中心离子和配体之间也能电离,但是微弱的,可逆的。
同时,配位化合物具有一定的稳定性,配位键越强