范文一:特殊的共价键-配位键
《大学化学先修课》课程小论文
第五章 小论文
题目:特殊的共价键 -配位键
xxxxxxxxxx
xxxxxx
摘要:
配位键, 又称配位共价键, 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。 配位键形成后,就与一般共价键无 异。成键的两原子间共享的两个电子不是由两原子各提供一个,而是来自一个原子。
配位键既可以存在于分子中, 又可以存在于离子之中。 配位键由于从成键原理上的不同, 使 得配位化合物、 配位离子有了与共共价化合物、 共价离子截然不同的一些特性, 也使得化合 物的种类有了更多可能。 例如强荧光稀土配合物的获得, 以配合物为核心的超分子化合物作 为抗癌药物, 在分子器件中的应用, 在催化化学方面, 金属卟啉形成的配合物催化剂是超分 子催化研究领域的重要内容之一, 金属有机配合物的分子识别功能也是其重要的研究领域之 一。
关键词:配位键 荧光稀土配合物 催化 分子识别
正文:
配位键, 又称配位共价键, 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。 配位键形成后,就与一般共价键无 异。 成键的两原子间共享的两个电子不是由两原子各提供一个, 而是来自一个原子。 配位键 要求成键的两个原子中一个原子 A 有孤对电子, 另一个原子 B 有接受孤对电子的“空轨道”, 所以配位键的表示方法为 A → B, A 称为配体, B 称为中心原子或离子。有时为了增强成键 能力, 中心原子或离子 B 利用能量相近的空轨道进行杂化后, 再来接收以配体原子 A 的孤电 子对。配位键既可以存在于分子中(如 H 2SO 4等) ,又可以存在于离子之中(如铵根离子、水 合氢离子等) 。 [1]
配位键由于从成键原理上的不同, 使得配位化合物、 配位离子有了与共共价化合物、 共 价离子截然不同的一些特性,也使得化合物的种类有了更多可能。
例如强荧光稀土配合物的获得得益于具有与稀土离子匹配的三重态能量的第一和第二 配体的引入。关于稀土铕配合物分子内部能量传递机理一直是光致发光配合物研究中的热 点。 一般认为稀土铕配合物的荧光主要是受激发配体通过无辐射分子内能量传递, 将受激能 量传递给中心离子,中心离子发出特征荧光,稀土离子的这种发光现象被称为稀土敏化发 光” 。这种通过配体敏化中心离子发光的效应称为天线效应。稀土铕配合物的发光经过这样 一个过程:首先配体吸收紫外光后进行 π→ π跃迁,电子由基态 So 跃迁到最低激发单重态 S1, S1经系间窜越到激发三重态 T1, 通过键的振动偶合由最低激发三重态 T1向铕离子振动 态能级进行能量转移,铕离子的基态电子受激发跃迁到激发态 ; 当电子由激发态能级返回基 态时, 发射铕离子的特征荧光。 因此, 影响这个过程的因素有以下 3点:配体的光吸收强度 ; 配体→铕离子的能量传递效率和铕离子本身的发射效率。 所以, 对于铕离子来说可以通过选
择合适的配体来提高发光强度。
铕离子具有多配位的特征, 含双配体的铕配合物往往比含单一配体的配合物有更高的发 光效率。 在二元配合物中, 中心离子通过直接吸收能量或是通过吸收配体传递过来的能量而 发光。 在三元配合物中除了中心离子直接吸收能量外, 还可能存在两种分子内能量传递方式:一种是两个配体均吸收能量, 然后分别向中心离子传递, 其能量传递遵循能级匹配原则; 另 一种是发生在两种配体之间的, 且第一配体的最低三重态能级应高于第二配体的最低三重态 能级, 最终导致配体向中心离子的能量传递效率高而发出强荧光, 三元配合物中的第二配体 与铕离子之间的能量传递是中心离子发光的主要能量传递途径。 [2]
以配合物为核心的超分子化合物作为抗癌药物成为研究的热点, 特别在以环糊精包结络 合物、 脂质体、 纳米微粒和金属络合物如铂类络合物为代表的超分子化学药物对癌症的治疗 发挥着巨大作用。
金属配合物超分子体系在分子器件中的应用也很广泛。分子器件是在分子水平上由光 子,电子和离子所操纵的器件。 它被定义为结构上有序, 功能完整的化学体系,是一些特殊 组分以适当方式组成的超分子结构体。其尺寸在纳米量级,使用的材料有纳米线、纳米管、 纳米颗粒、有机小分子、生物分子、 DNA 等,传统的电子器件只利用了电子波粒二象性的粒 子性,且是通过控制电子数量来实现信号处理的。随着集成度的提高,功耗、速度、漏电都 将成为严重的问题。而分子器件主要利用电子的量子效应工作。分子器件与传统器件比较, 它的优点是尺寸在纳米级别, 通过控制电子波动的相位来完成特定功能, 在响应速度和功耗 方面比传统器件提高了 1000— 10000倍。
在催化化学方面,金属卟啉形成的配合物催化剂是超分子催化研究领域的重要内容之 一, 其关键环节是以金属卟啉为基础构建超分子微反应器, 使反应活性中心处在一个特定的 微环境中,从而实现高的催化效率和选择性。
金属有机配合物的分子识别功能也是其重要的研究领域之一。 例如我们都知道, 细胞膜 内外碱金属离子的不均衡分布是非常重要和必要的,需要能量来维持不平衡的离子浓度梯 度。 维持细胞内外的平衡就需要个离子载体进行运输离子来达到目的, 缬氨霉素就是最好的 例子。从化学角度看,缬氨霉素是一种环状缩氨酸,酯基和酰胺羰基的 N -H~~O=C 类型的 氢键对缬氨霉素的构象起着非常重要的作用, 它们帮助肽链包绕着金属阳离子, 决定着其预 组织度。缬氨霉素对 K +有选择性,因为它能够折叠产生一个刚性的不可极化的近似八面体 的羧基氧原子序列, 作为给体恰好与 K +大小相配。 铷和铯离子半径太大, 钠离子半径太小, 故缬氨霉素可以特定的络合 K +, 并使亲脂的异丙基指向外侧, 形成一个由烷烃构成的外壳。 剩下的酰胺基像拉链一样利用分子内氢键将壳关闭。 这样, 络合物就能顺利通过脂溶性的细 胞膜,同时确保 K +通过细胞膜时,是封闭在亲脂的壳内的。 [3]
配合物因其极其丰富多样并且发现得较晚, 所以近年来各种新的配合物的合成以及应用 都有很多新的突破, 在医药合成,材料科学, 信息科学等方面都有重大突破。配位键为我们 打开了一个更为广阔的世界,未来有关配位键以及配位化合物的研究定会在世界上大放异 彩。
参考文献:
[1]free1115210, zhangying0578,勤奋的网络黑客,等 . 配位键 _百度百科(DB/OL)
[2]芦苇薇薇 1990. 稀土铕配合物红光材料的研究进展 _百度文库(DB/OL)
[3]zhouli5327.介绍超分子体系中金属的配位方式应用前景 _百度文库(DB/OL)
范文二:配位键和配合物
配位键和配合物(二) 课后练习
主讲教师:周业虹 北京著名化学特级教师
题一:某些电解质分子中的中心原子最外层电子未达饱和结构,其电离采取结合溶液中其它离子的形式,而使中心原子最外层电子达到饱和结构。例如硼酸分子的中心原子B 最外层电子并未达到饱和,其在水中的电离过程为:
题二:
N 2O 4分子结构式为,分子为平面结构,在N 2O 4分子的结构式上,将你认为是配位键的共价键上加上箭头。
题三:0.01mol 氯化铬(CrCl 3·6H 2O )在水溶液中用过量的AgNO 3处理,产生0.02molAgCl 沉淀,此氯化铬最可能的化学式为( )
A.[Cr(H2O) 6] Cl3 B.[Cr(H2O) 5 Cl] Cl2·H 2O
C.[Cr(H2O) 4Cl 2] Cl·2H 2O D.[Cr(H2O) 3Cl 3]·3H 2O
题四:已知[Cu(NH3) 4]SO4的电离方程式为:[Cu(NH3) 4]SO4=[Cu(NH3) 4]2++SO42。具有6个配体的Co 3+的配合物CoCl m ·n NH 3,若1 mol此配合物与足量的AgNO 3溶液反应只生成1 mol AgCl沉淀,则m 、n 的值分别是()
A. m =1,n =5 B. m =3,n =3 C. m =5,n =1 D. m =3,n =4
-题五:已知Ag(NH3) 2+的稳定性弱于Ag(CN)2。在AgNO 3溶液中加入过量氨水,生成[Ag(NH3) 2]+
的溶液,在含[Ag(NH3) 2]+的溶液中加入KCN 溶液,会发生什么变化(用离子方程式表示)?再向所得溶液中加入NaCl 溶液,可否生成AgCl 沉淀?
题六:在FeCl 3稀溶液中滴加KSCN 溶液后呈血红色,若先往FeCl 3溶液中加入适量NaF 溶液,再滴加KSCN 溶液,则不呈血红色,若再加FeCl 3溶液,又会呈现血红色。 对这一现象,有3种解释:
-(1)F离子能还原Fe 3+使之成为Fe 2+
-(2)F离子能与Fe 3+结合成难电离的物质
--(3)F离子能消耗了加入溶液中的SCN 离子
对以上3种解释,你认为错误的是__________,理由是________。
-
范文三:离子键和配位键
高二化学《物质结构与性质》
第二章 第三节 离子键、配位键与金属键 第一课时 课堂活动案 【学习目标】
1、认识离子键、配位键的实质,并能结合具体实例说明离子键的形成过程。
2、知道成键原子所属元素电负性差值交大通常形成离子键。
3、认识离子键、配位键的特征
【学习重难点】
重点:离子键、配位键征
难点:离子键、配位键的形成过程
【课堂活动】
一、离子 键
讨论:以下原子间哪些可以形成离子键?判断的依据是什么?
Cs Mg Na K H F Cl S O
【思考】
1、离子键的概念是什么?
2、什么样的元素之间可以形成离子键?
3、离子键的实质是什么?如何度量阴、阳离子间静电引力的大小
4、和共价键相比,离子键方向性和饱和性有什么特征?
5、在氯化钠和氯化铯晶体中,离子的排列方式不同,为什么?
6、什么是离子化合物,什么是共价化合物?
【针对练习 1】
1. 关于化学 键的下列表述中,正确的是()
A .离子化合物一定含共价键 B .共价化合物可能含离子键
C .离子化合物中只含离子键 D .共价化合物中不含离子键
2.下列叙述不正确的是 ()
A .活泼金属与活泼非金属化合时,能形成离子键
B .阴、阳离子通过静电引力所形成的化学键叫做离子键
C .离子所带电荷的符号和数目与原子成键时得失电子有关
D .阳离子半径比相应的原子半径小,而阴离子半径比相应的原子半径大 二、配位键
【联想质疑】对比 NH
3
和 NH
4
+ 的杂化方式和空间构型,思考 NH
4
+的形成过程, 氨作为一个分子,是怎样与 H +结合的呢?
【思考】
1、什么是配位键?
2、什么样的原子可以形成配位键?
3、 配位键与共价键的相同之处和不同处分别是什么?
1
4、配位化合物
⑴含有 的化合物称为配合物。
⑵配合物的组成
① . 中心原子:通常是 ,
例如:。
②配位体:提供 的分子和离子
例如:。
配位原子:配位体中 原子
例如:。
③配位数:作为 直接与 结合的 的数目,即形成配位键的 数目
④内界和外界:配合物分为内界和外界,其中 称为内界,与内界发生电性匹 配的 称为外界
5. 解释并说明对应物质。 :
向盛有 AgNO
3
溶液的试管中逐滴加入氨水至过量的现象
向盛有 CuSO
4
溶液的试管中逐滴加入氨水至过量的现象
【本节课小结】
【当堂检测】
1.下列化合物中所有化学键都是共价键的是 ()
A . NH
4
Cl B . NaOH C . CS
2
D . NaCl
2. 下列化合物中,阳离子与阴离子半径之比最大的是 ()
A . LiCl B . NaBr C . KI D . KF
3、下列化合物中,即有离子键,又有极性共价键和配位键的是 ()
A .硝酸 B .苛性钠 C .氯化铵 D .三氧化硫
4、下列属于配位化合物的是
A 、 NH
4
Cl B 、 Na
2
CO
3
.10H
2
O
C 、 CuSO
4
. 5H
2
O D、 Co (NH
3
)
6
Cl
3
5. 下列物质的电子式书写正确的是 (
)
6、下列分子或离子中,能提供孤对电子与某些金属离子形成配位键的是
① H
2
O ② NH
3
③ F — ④ CN — ⑤ CO
A 、①② B 、① ②③ C 、①②④ D 、①②③④⑤
7.下列 H
2
O 、 H
2
O
2
、 Ba (OH )
2
、 Na
2
O
2
、 K
2
O 等化合物中,由离子键和极性键构成 的化合物是 ; 由离子键和非极性键构成的化合物是 ; 由极 性键和非极性键构成的化合物是 。
8、写出下列配位化合物名称:
(1) [Cu(NH
3
)
4
]Cl
2
________________ (2) Na[Al(OH)
4
] _____________
(3) Na
3
[AlF
6
] ____________________ (4) K
3
[Fe(SCN)
6
] ____________
2
3
范文四:区分离子键和共价键
区分离子键和共价键
离子键和共价键是两种不同的化学键,在中学化学学习过程中,有的在应用这两个概念时,有时易混易出错,下面我们就从四个不同的角度来区分一下这两种化学键.
1.离子键与共价键的形成过程不同
离子键是原子间得、失电子而生成阴、阳离子,阴、阳离子通过静电作用而形成离子键;共价键是原子间通过共用电子而形成的,原子间没有得失电子,形成的化合物中不存在的阴阳离子.
2.离子键和共价键在成键时方向性不同
离子键在成键时没有方向性,而共价键却有方向性.我们知道离子键是阴阳离子间通过静电作用形成的化学键.由于阴阳离子的电荷引力分布是球形成的化学键.由于阴阳离子的电荷引力分布是球形对称的,一个离子在任何方向都能同样吸引带相反电荷的离子,因此离子键没有方向性.而共价键却大不相同,共价键的形成是成键原子的电子云发生重叠,如果电子云重叠程度越大,两核间电子云密越大,形成的共价键就越牢固,因此共价键的形成将尽可能地沿着电子云密最最大的方向进行,故成键时都有方向性.
3.离子键和共价键在成键时饱和性不同
离子键没有饱和性,而共价键则有饱和性.离子键没有饱和性是指一个离子吸引相反电荷的离子是没有具体数目的,但也并不意味着吸引任意多的离子.实际上,由于空间效应,一个离子吸引带相反电荷的离子数是一定的.如在食盐晶体中,一个Na+吸引六个Cl-,同时一个Cl-吸引六个Na+.
共价键的饱和性,指共价键是通过电子中不成对的电子形成的.一个原子中有几个未成对电子,就可与几个自旋方向相反的电子配对形成几个共价键.成键后,再无未成对电子,也就再不能形成化学键了.
4.形成微粒不同
离子键是由阴阳离子通过静电作用形成的,所以,一般是一些活泼金属离子和活泼非金属离子或酸根离子形成离子键;而共价键则是由原子间通过共用电子对形成的,因此,大多是一些非金属原子间相互形成,极个别不太活泼的金属与非金属也形成一些共价键.
范文五:离子键和共价键
离子键和共价键
班级 姓名
1、在①H2、②NaCl、③H2O、④Na2O2、、⑤H2O2、⑥NH4Cl、⑦CO2、⑧NH4NO3、⑨Na2O、⑩HCl这
些物质中,只含有离子键的是: ,
只含有共价键的是: ,
即含有离子键又含有共价键的是: ,
属于离子化合物的是: ,
2、下列化合物中,含有共价键的离子化合物是:( )
A、NH3 B、CaCl2 C、NaOH D、NH4Cl E、Na2S F、SO2
3、下列各组物质中,化学键类型完全相同的是:( )
A、Na2O、Na2O2 B、HI、NaI C、H2O、H2O2 D、NaCl、NH4Cl
4、下列关于化学键的叙述正确的是:( )
A、阴、阳离子通过静电吸引形成的强烈的相互作用
B、非金属原子间不可能形成离子化合物
C、金属元素与非金属元素化合时,不一定形成离子键
D、只有活泼金属与活泼非金属之间才能形成离子键
5、写出以下微粒的电子式:
+①Na ②Ca ③H ④Cl、 ⑤O ⑥N ⑦Na ⑧CaO
⑨NH4
13H○+ ⑩Cl- 11O○2- 12OH○- 2 14O○2 15N○2 16NaCl ○17MgF○
21NH4Cl ○2 18MgO ○19NaOH ○20NaO○22
22CCl4 ○23H2O ○24CO2 ○25NH3 ○26H2O2 ○
6. 下列关于化学键的说法,正确的是( )
A. 构成单质分子的粒子一定含有共价键 B. 由非金属元素组成的化合物不一定是共价化合物
C. 非极性键只存在于双原子单质分子里 D. 不同元素组成的多原子分子里的化学键一定是极性键
7. 下列化合物中,既有离子键,又有极性共价键的是( )
A. 硝酸 B. 过氧化钠 C. 氟化铵 D. 二氧化硫
8. 下列说法正确的是( )
A. 离子化合物中不可能含有共价键 B. 共价化合物中可能含有离子键
C. 将某种化合物溶于水,测验其导电性,若能导电说明这种化合物是离子化合物
D. 在CaO中不存在单个小分子
9. 下列电子式的书写正确的是( )
A.
C.
?NaClCaCl2.Cl]?Na[?........ .... B. Na2O2 D. ?Na[O:O]Na..?.?.....2??.. .Cl:]?[:Cl?]Ca[??.HCl.Cl:]?H[??.... ?HOHO10. H与2分子反应生成3,它们相互之间的作用是( )
A. 分子间的作用力 B. 非极性共价键 C. 离子键 D. 配位键
11. 下列性质中,可以证明某化合物内一定存在离子键的是( )
A. 可溶于水 B. 具有较高的熔点 C. 水溶液能导电 D. 熔融状态能导电
12. 与Ne核外电子排布相同的离子跟与Ar核外电子排布相同的离子形成的化合物是( )
A. MgBr2 B. Na2O C. KCl D. KF
13. 下列叙述正确的是( )
A. 两个非金属原子间可能形成离子键 B. 非金属原子间不可能形成离子化合物
C. 离子化合物中可能有共价键 D. 共价化合物中可能有离子键
14. 下列物质中,既有共价键又有离子键的是( )
A. MgCl2 B. O2 C. NaOH D. H2S
15. 下列各组原子序数所表示的两种元素,能形成AB2型离子化合物的是( )
A. 6和8 B. 11和13 C. 11和16 D. 12和17
16. 下列说法中,正确的是( )
A. 难失去电子的原子,易形成阴离子
B. H2SO4溶于水能形成H和SO4,说明H2SO4是离子化合物
C. 离子化合物通常条件下是固体
D. 单质分子中不存在化学键,化合物的分子才存在化学键
17. 下列过程中,共价键被破坏的是( )
A. 碘升华 B. 溴蒸气被木炭吸附 ?2?
C. 酒精溶于水 D. HCl气体溶于水
18. 按要求写出:
(1)一核10电子的原子的化学式 。
(2)一核10电子的阳离子的符号 。
(3)一核10电子的阴离子的电子式 。
(4)两核10电子的共价化合物的化学式 。
19. 在H、Na、O、Cl四种元素中,由两种元素组成的离子化合物有 、 、 、 ,由两种元素组成的共价化合物有 、 、 。
20. 在1~18号元素中,A、B、C、D为除稀有气体外的四种元素,它们的原子序数依次增大,其中只有C元素为金属元素,C的最外层电子数和A的相等;C、D两元素原子的质子数之和为A、B两元素原子质子数之和的3倍。请回答:
(1)A为B为C为;D为(填元素符号)。
(2)用电子式表示C与D形成C2D的过程。
21. 在氢、氮、氯和钠四种元素中:
(1)有两种元素组成的共价化合物的水溶液显酸性,这种化合物的电子式是 ;有两种元素
组成的共价化合物的水溶液显碱性,这种化合物的结构式是 。
(2)有两种元素可形成离子化合物,用电子式表示其形成过程 。
(3)在它们可能形成的双原子分子的单质中,最稳定的是 ,稳定的原因是 。
22. X、Y、Z是三种常见的短周期元素,可以形成XY2、Z2Y、XY3、Z2Y2、Z2X等化合物。已知Y的离子和Z的离子有相同的电子层结构,X离子比Y离子多1个电子层。
(1)X离子的结构示意图为。
(2)Z2Y对应水化物的碱性比LiOH
(3)Z2X属于
(4)Z2Y2中含有 键和 键,Z2Y2溶于水时发生反应的化学方程式是 。
23. 已知五种元素的原子序数的大小顺序为C?A?B?D?E;A、C同周期,B、C同主族;A与B形成的离子化合物A2B中所有离子的电子数相同,其电子总数为30;D和E可形成4核10个电子的分子。试回答下列问题:
(1)五种元素的名称是:,,
(2)用电子式表示离子化合物A2B的形成过程
(3)写出下列物质的电子式:
D元素形成的单质E与B形成的化合物。
A、B、E形成的化合物。D与E形成的化合物
D、C、E形成的离子化合物
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