最后更新: 2025-10-29 08:38 查看: 12 次反馈能力测评会员8.2元/月赞助

配位化合物、DNA螺旋、超分子

常见的 $\mathrm{NH}_3 、 \mathrm{H}_2 \mathrm{O} 、 \mathrm{HCl} 、 \mathrm{NaCl} 、 \mathrm{AgCl}$ 等都是由共价键或离子键结合而成的化合物。这些简单化合物之间还可以通过进一步的相互作用，形成更为复杂的分子间化合物，如配位化合物和超分子等。这些复杂的分子间化合物在生物科技、纳米技术等前沿科学领域有举足轻重的作用。

## 配位键和配位化合物

我们知道 $\mathrm{NH}_3$ 与 HCl 反应可以得到白色的 $\mathrm{NH}_4 \mathrm{Cl}_{\text {。 }} \mathrm{NH}_4 \mathrm{Cl}$ 溶解在水中电离成 $\mathrm{NH}_4^{+}$和 $\mathrm{Cl}^{-}$，其中 $\mathrm{NH}_4^{+}$是由 $\mathrm{NH}_3$与 $\mathrm{H}^{+}$反应得到的： $\mathrm{NH}_3+\mathrm{H}^{+}=\mathrm{NH}_4^{+}$。那么，它们之间的化学键是怎么形成的？又有什么特点？
$\mathrm{NH}_3$ 的中心原子是 N ，它与三个 H 形成共价单键后，价层中还留有一对孤电子对。 H 失去电子成 $\mathrm{H}^{+}$后， 1 s 轨道是空的。 $\mathrm{NH}_3$ 与 $\mathrm{H}^{+}$形成 $\mathrm{NH}_4^{+}$时， $\mathrm{NH}_3$ 给出了 N 上的孤电子对， $\mathrm{H}^{+}$的空轨道接受了这对电子，于是两个原子共用一对电子形成了共价键，以这种方式形成的共价键称为**配位键**。

**实验 简单配位化合物的生成**
1．取 2 支试管，分别加入 $1 \mathrm{~mL} 0.1 \mathrm{~mol} \cdot \mathrm{~L}^{-1} \mathrm{CuSO}_4$ 溶液，然后向溶液中滴加 $2 \mathrm{~mL} 0.1 \mathrm{~mol} \cdot \mathrm{~L}^{-1} \mathrm{NaOH}$ 溶液，生成 $\mathrm{Cu}(\mathrm{OH})_2$ 沉淀。向一支试管中再滴加 $2 \mathrm{~mL} 0.1 \mathrm{~mol} \cdot \mathrm{~L}^{-1} \mathrm{NaOH}$ 溶液，观察试管内沉淀是否发生变化。向另一支试管中滴加 $2 \mathrm{~mL} 6 \mathrm{~mol} \cdot \mathrm{~L}^{-1}$ 氨水，观察试管内沉淀是否发生变化。记录实验现象。

2．取 1 支试管，加入 $1 \mathrm{~mL} 0.1 \mathrm{~mol} \cdot \mathrm{~L}^{-1} \mathrm{AgNO}_3$ 溶液，然后向溶液中滴加 $1 \mathrm{~mL} 0.1 \mathrm{~mol} \cdot \mathrm{~L}^{-1} \mathrm{NaCl}$ 溶液，生成白色的 AgCl 沉淀。再向试管中滴加 2 mL $6 \mathrm{~mol} \cdot \mathrm{~L}^{-1}$ 氨水，观察试管内沉淀是否发生变化。记录实验现象。

从实验中可以看到，向 $\mathrm{Cu}(\mathrm{OH})_2$ 沉淀中加人过量的 NaOH 稀溶液，沉淀无明显变化。但是， $\mathrm{Cu}(\mathrm{OH})_2$ 沉淀却可以被过量的氨水溶解，得到澄清的深蓝色溶液。这是因为 $\mathrm{Cu}^{2+}$ 与氨水发生了化学反应，生成了一种深蓝色的离子。该离子称为四氨合铜（II）离子，其化学式是 $\left[\mathrm{Cu}\left(\mathrm{NH}_3\right)_4\right]^{2+}$ 。这个反应可以用离子方程式来表示：

$$
\mathrm{Cu}^{2+}+4 \mathrm{NH}_3=\left[\mathrm{Cu}\left(\mathrm{NH}_3\right)_4\right]^{2+}
$$

$\left[\mathrm{Cu}\left(\mathrm{NH}_3\right)_4\right]^{2+}$ 和 $\mathrm{SO}_4^{2-}$ 再以离子键结合生成 $\left[\mathrm{Cu}\left(\mathrm{NH}_3\right)_4\right] \mathrm{SO}_4$ 。
实验中还可以看到，向 AgCl 沉淀中加人过量的氨水，可以使沉淀溶解，得到无色的溶液。这是因为 $\mathrm{Ag}^{+}$和氨水之间发生了化学反应，生成了一种无色的离子。该离子称为二氨合银（I）离子，其化学式是 $\left[\mathrm{Ag}\left(\mathrm{NH}_3\right)_2\right]^{+}$。这个反应可以用离子方程式来表示：

$$
\mathrm{Ag}^{+}+2 \mathrm{NH}_3=\left[\mathrm{Ag}\left(\mathrm{NH}_3\right)_2\right]^{+}
$$

$\left[\mathrm{Ag}\left(\mathrm{NH}_3\right)_2\right]^{+}$和 $\mathrm{Cl}^{-}$再以离子键结合生成 $\left[\mathrm{Ag}\left(\mathrm{NH}_3\right)_2\right] \mathrm{Cl}$ 。

这类化合物很多，它们是由金属离子或金属原子（主要是过渡金属元素）和一些小分子或离子通过配位键结合而形成的，称为配位化合物，简称配合物。配合物中的配位键通常是由金属离子

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