4.2協作物的形成和應用(第2課時)一、核心素養發展目標1、能聯系協作物的組成和結構說明相關的試驗現象；2、相識生命體中配位化合物的功能，列舉協作物在藥物開發和催化劑研制等領域的重要應用。二、教學重點及難點重點能聯系協作物的組成和結構說明相關的試驗現象難點能聯系協作物的組成和結構說明相關的試驗現象三、教學方法講授法、探討法四、教學工具PPT五、教學過程一、協作物的形成對性質的影響【展示】銀氨溶液的制備過程【講解并描述】1、溶解性的影響AgCl→[Ag(NH3)2]Cl,由不溶于水的沉淀,轉變為易溶于水的物質。【生】化學方程式：AgCl+2NH3==[Ag(NH3)2]Cl離子方程式：AgCl+2NH3==[Ag(NH3)2]++Cl-[Ag(NH3)2]+二氨合銀離子中心離子：Ag+配體：NH3配位數：22、顏色的變更當簡潔離子形成配離子時其性質往往有很大變更。顏色變更就是一種常見的現象,我們依據顏色的變更就可以推斷是否有配離子生成。【展示】硫氰化鐵配離子的顏色【講解并描述】Fe3+與SCN-在溶液中可生成配位數為1~6的配離子,這些配離子的顏色是紅色的。SCN-作為配體與Fe3+配位，顯紅色，用于檢驗Fe3+【生】Fe3++SCN-Fe(SCN)2+Fe(SCN)2++SCN-Fe(SCN)2+…………Fe(SCN)52-+SCN-Fe(SCN)63-穩定性增加【展示】血紅素與CO及與O2分子形成的配位鍵過程。【講解并描述】例如,血紅素中的Fe2+與CO分子形成的配位鍵比Fe2+與O2分子形成的配位鍵強,因此血紅素中的Fe2+與CO分子結合后,就很難再與O2分子結合,導致血紅素失去輸送氧氣的功能,這是CO使人體中毒的原理。【問】思索：[Cu(H2O)4]2+和[Cu(NH3)4]2+哪個配位離子更穩定？緣由是什么？【生】[Cu(NH3)4]2+更穩定。因為N和O都有孤電子對，但O電負性大，吸引孤電子對的實力強，故NH3供應孤電子對的實力比H2O大。【問】思索：NH3與Cu2+形成協作物，但NF3很難與Cu2+形成協作物，緣由是什么？【生】電負性：F>N，使得NH3供應孤電子對的實力大于NF3。【講解并描述】協作物具有確定的穩定性，協作物中的配位鍵越強，協作物越穩定。當中心離子相同時，協作物的穩定性與配體的性質有關。協作鍵的穩定性電子對賜予體形成配位鍵的實力：NH3>H2O接受體形成配位鍵的實力：H+>過渡金屬>主族金屬配位鍵越強，協作物越穩定：Cu2+——OH-<Cu2+——NH3<H+——NH3二、協作物的應用【講解并描述】協作物在許多方面有著廣泛的應用。在化學分析中，人們常用形成協作物的方法來檢驗金屬離子、分別物質、定量測定物質的組成。【問】檢驗Fe3+的試劑和檢驗醛基的試劑分別是什么？【生】KSCN溶液銀氨溶液【講解并描述】在生產中，協作物被廣泛應用于染色、電鍍、硬水軟化、金屬冶煉領域。例如，夾心配位化合物二茂鐵具有高度的熱穩定性，常被用作燃料的催化劑和抗爆劑，它的節能消煙效果也特殊好。【展示】二茂鐵的圖片。【講解并描述】配位化合物在羊毛染色過程中的作用為了使羊毛呈現不同的色調，同時在洗滌和光照的條件下不易褪色，我們可以在染色過程中，運用金屬鹽（如鉻、鋁、鐵、銅鹽等）對其進行處理。因羊毛和染料中都含有可與金屬離子配位的基團（—NH2、—COOH），染色時，金屬離子和染料及羊毛之間發生反應，生成體積較大、溶解度小的協作物，使染料堅實地附著在纖維上，從而變更羊毛的顏色。在生命科學、抗癌藥物、催化劑研制、激光材料、超導材料等許多尖端探討領域中，協作物發揮的作用也越來越大。協作物在生命體中有著特殊重要的作用。許多酶的作用與其結構中含有形成配位鍵的金屬離子有關。生物體中能量的轉換、傳遞或電荷轉移，化學鍵的形成或斷裂以及伴隨這些過程出現的能量變更和支配等，常與金屬離子和有機體生成的困難協作物所起的作用有關。以Mg2+為中心的大環協作物葉綠素能催化光合作用，將太陽能轉換成化學能。能輸送O2的血紅素是Fe2+的卟啉協作物，鐵在血紅蛋白、肌紅蛋白和細胞色素分子中都以Fe2+與原卟啉環形成協作物的形式存在。【展示】葉綠素的結構示意圖、血紅素的結構示意圖【講解并描述】生物體內的許多酶都包含鋅的協作物，已報道的含鋅酶有80多種，如羧肽酶A和碳酸酶等。當人體缺鋅時，許多酶的活性降低，引起相關代謝紊亂，可使人體發育和生長受阻。配位化合物在生命體中扮演著特殊重要的角色，而金屬中毒的一個重要緣由就是高濃度的外來金屬離子取代了生物分子中的已有金屬元素，生成了較為穩定的配位化合物，如Be2+取代激活酶中的Mg2+使激活酶失去活性，從而使人中毒。假如選用合適的物質（如檸檬酸鈉等）供應配位體，可以減輕金屬中毒對人體造成的損害。藥物中的協作物有些具有治療作用的金屬離子因其毒性大、刺激性強、難吸取等缺點而不能干脆應用于臨床實踐，但若把它們變成協作物就能降低毒性和刺激性，利于吸取。例如，順鉑（順式二氯二氨合鉑）是美國化學家羅森伯格（B.Rosenborg）等人于1969年發覺的第一種具有抗癌活性的金屬協作物。臨床探討表明，它是一種有效的廣譜抗癌藥物，對人體的泌尿系統、生殖系統的惡性腫瘤以及甲狀腺癌、食道癌、喉癌、頭頸部癌等均有顯著的治療效果，但它對腎臟產生的明顯損害以及動物試驗表明的致畸作用使它難以推廣。20世紀80年頭出現的其次代鉑類抗癌藥物，如碳鉑等已用于臨床。將大氣中游離態氮轉化為化合態氮的過程叫氮的固定。常溫、常壓下的固氮問題是對人類才智的一次挑戰。早在1888年，科學家就發覺豆科植物的根瘤菌能將大氣中游離的N2轉化為NH3，這始終吸引著世界范圍內一大批杰出科學家的高度關注。模擬生物固氮首先要了解固氮酶的組成。化學家實現常溫常壓固氮的努力沿兩條不同的途徑進行。一條途徑是設法通過模型化合物的探討，合成生物固氮酶。1992年，J.Kim和D.C.Rees成功地分別出固氮酶并給出X射線分析的結構。另一條途徑是通過過渡金屬的N2分子協作物活化氮氮三鍵。我們信任，通過科學家堅持不懈的努力，人工常溫常壓固氮確定能實現。協作物的結構及應用當具有空軌道的過渡金屬原子或離子遇到可供應孤電子對的分子或離子時，它們之間就會以配位鍵結合形成配位化合物。協作物的中心原子、配位體的種類和數目不同，導致其結構和性質表現出多樣性和困難性。通過探討配位化合物的結構和組成特征，人們可以發覺和制備出更多具有特殊功能的協作物，以滿足生產、生活的多樣化需求。基于微觀結構探討物質的性質和用途，這是化學學習和探討過程中重要的科學思想。【課堂小結】師生一起回顧和總結。【課堂練習】1、能區分[Co(NH3)4Cl2]Cl和[Co(NH3)4Cl2]NO3兩種溶液的試劑是（）。A.AgNO3溶液B.NaOH溶液C.CCl4D.濃氨水答案：A2、指出下列各協作物中的配離子、中心離子、配位體、配位數和配位原子。①K3[Fe(CN)6]②(NH4)2[PtCl6]③[Cd(NH3)4](OH)2答案：①K3[Fe(CN)6]===3K++[Fe(CN)6]3-配離子：[Fe(CN)6]3-配位體：CN-配位原子：C中心離子：Fe3+配位數：6②(NH4)2[PtCl6]===2NH4+