【高中化學】超分子【 課件】2022-2023學年高二化學同步課件（人教版2019選擇性必修二）

網(wǎng)科學第四節(jié)配合物與超分子第二課時

超分子第三章晶體結(jié)構與性質(zhì)DNA堿基配對雙螺旋DNA的兩條分子鏈是通過什么結(jié)合的？二、超分子常見的DNA堿基配對結(jié)構ATGCDNA堿基對是通過氫鍵相互識別并結(jié)合的DNA堿基配對二、超分子氫鍵DNA堿基配對二、超分子氫鍵是最強的分子間相互作用，很多分子可以通過氫鍵相互結(jié)合，形成具有固定組成的一個分子簇，這就是所謂的超分子。1.概

念:由兩種或兩種以上的分子(包括離子)通過分子間相互作用形成的分子聚集體。2.微粒間作用力主要是靜電作用、范德華力、氫鍵、疏水作用以及一些分子與金屬離子形成的弱配位鍵等。二、超分子注意：超分子定義中的分子是廣義的，包括離子。神奇的超分子，借分子間作用力形成復雜的組織結(jié)構——非共價鍵分子聚集體有的是有限的，有的是無限伸展的。二、超分子3.分子聚集體大小：

有的是有限的有的是無限伸展的4.重要特征及其應用二、超分子——①分子識別：

a.“杯酚”分離C60和C70P984.重要特征及其應用

a.“杯酚”分離C60和C70

C60

C70這個例子反映出來的超分子的特性被稱為“分子識別”。二、超分子——①分子識別：杯酚與C60通過范德華力相結(jié)合，通過尺寸匹配實現(xiàn)分子識別

b.“冠醚”識別堿金屬離子二、超分子4.重要特征及其應用——①分子識別：P98

b.“冠醚”識別堿金屬離子4.重要特征及其應用——①分子識別：二、超分子冠醚，是分子中含有多個-氧-亞甲基(CH2)-結(jié)構單元的大環(huán)多醚。15-冠-5猜想這些名稱的含義12-冠-4C原子：8O原子：4環(huán)上總原子數(shù)：8+4=12C原子：10O原子：5環(huán)上總原子數(shù)：10+5=15冠醚是皇冠狀的分子，有不同大小的空穴，能與正離子，尤其是堿金屬離子絡合

b.“冠醚”識別堿金屬離子4.重要特征及其應用——①分子識別：二、超分子思考：冠醚靠什么原子吸引陽離子？C原子是環(huán)的骨架，穩(wěn)定了整個冠醚，O原子吸引陽離子。冠醚與金屬陽離子通過配位作用相結(jié)合形成超分子冠醚冠醚空腔直徑/pm適合的粒子(直徑/pm)12-冠-415-冠-518-冠-621-冠-7120~150170~220260~320340~430Li＋（152）Na＋（204）K＋（276）Rb＋（304）Cs＋（334）

P99

表3-6冠醚識別鉀離子

b.“冠醚”識別堿金屬離子4.重要特征及其應用——①分子識別：二、超分子不同冠醚的空腔尺寸不同，與不同的陽離子相匹配，從而實現(xiàn)選擇性結(jié)合。Li+Na+K+超分子的實例應用舉例：相轉(zhuǎn)移催化劑問題背景：高錳酸鉀溶液可以氧化甲苯，從而褪色。冠醚識別堿金屬離子的應用但是高錳酸鉀易溶于水，難溶于甲苯，難以和甲苯充分接觸。甲苯K+MnO4甲苯中冠醚的濃度褪色時間30g/L5

min不褪色60g/L5

min明顯褪色120g/L4.5

min明顯褪色溶有18-冠-6的甲苯與高錳酸鉀水溶液反應資料卡片MnO4-K+冠醚能與陽離子尤其是堿金屬陽離子作用，將陽離子以及對應的陰離子都帶入有機溶劑，因而成為有機反應中很好的催化劑。甲苯K+MnO4“杯酚”與冠醚形成的超分子，雖然識別的分子、離子不同，但環(huán)狀結(jié)構異曲同工，且尺寸可控。1987年，諾貝爾化學獎授予三位化學家，以表彰他們在超分子化學理論方面的開創(chuàng)性工作，這是人類在操控分子方面邁出的重要一步?！肿幼越M裝超分子組裝的過程稱為分子自組裝，自組裝過程是使超分子產(chǎn)生高度有序的過程。4.重要特征及其應用二、超分子K+K+超分子的自組裝參與形成超分子的主客體分子，能夠自發(fā)地形成有序結(jié)構，這一特性被稱為“自組裝”。超分子的自組裝純水

洗滌靈膠束——超分子自組裝4.重要特征及其應用二、超分子表面活性劑第二章第三節(jié)分子結(jié)構與物質(zhì)性質(zhì)P53從分子結(jié)構上說，也可以叫“兩親分子”，硬脂酸根（傳統(tǒng)肥皂的有效成分之一）十二烷基苯磺酸根（合成洗滌劑中常用的表面活性劑）一端為親水基團，另一端為疏水基團。表面活性劑：親水基團疏水基團親水基團低濃度時，優(yōu)先在溶液表面形成單分子層，降低表面張力。高濃度時，剩余的表面活性劑在溶液中形成膠束。相似相溶親水端傾向于與水相接觸疏水端傾向于不與水接觸，彼此聚集P54第二章第三節(jié)分子結(jié)構與物質(zhì)性質(zhì)細胞外部磷脂分子雙分子層細胞質(zhì)疏水端親水端親水端含義：研究超分子的化學叫超分子化學，是一門處于近代化學、材料化學和生命科學交匯點的新興學科。應用：在分子識別與人工酶、酶的功能、短肽和環(huán)核酸的組裝體及其功能等領域有著廣闊的應用前景。研究領域：環(huán)狀配體組成的主客體體系；有序的分子聚集體；由兩個或兩個以上基團用柔性鏈或剛性鏈連接而成的超分子化合物?！境肿踊瘜W】課堂小結(jié)超分子的特征之一：分子識別超分子的特征之二：自組裝超分子是由兩種或兩種以上的分子（或離子）通過分子間相互作用形成的分子聚集體深度思考1.冠醚與堿金屬離子之間的配位鍵屬于離子鍵、共價鍵、氫鍵還是分子間作用力？提示共價鍵。2.冠醚與堿金屬離子形成配合物得到的晶體里還有什么粒子，這類晶體是離子晶體、共價晶體還是分子晶體？提示陰離子，離子晶體。判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)超分子的性質(zhì)與組成超分子的單個分子的性質(zhì)相同。()(2)超分子是相對分子質(zhì)量很大的有機化合物。(

)(3)超分子內(nèi)部分子可以通過非共價鍵結(jié)合。(

)√

××(4)超分子都是無限伸展的。(

)(5)形成超分子的微粒都是分子。(

)(6)超分子具有分子識別和自組裝的特征。(

)√

××1.下列有關超分子的說法正確的是 (

)A.超分子是如蛋白質(zhì)一樣的大分子B.超分子是由小分子通過聚合得到的高分子C.超分子是由高分子通過非化學鍵作用形成的分子聚集體D.超分子是由兩種或兩種以上的分子通過分子間相互作用形成的分子聚集體D

解析：超分子不同于蛋白質(zhì)、淀粉等大分子，也不同于高分子，超分子是由兩種或兩種以上的分子通過分子間相互作用形成的分子聚集體，故選D。2.冠醚(皇冠狀分子)因具有分子識別能力,成為超分子化學中重要一員。18-冠-6是其中的一種,結(jié)構如圖。下列說法正確的是(

)。A.該分子是CH3OCH3的同系物B.該分子中所有原子可能共平面C.該分子含有σ鍵、極性鍵、非極性鍵D.該有機物的最簡式與甲醛的分子式相同C3.利用分子間作用力形成超分子進行“分子識別”，實現(xiàn)分子分離，是超分子化學的重要研究和應用領域。如圖表示用“杯酚”對C60和C70進行分離的過程，下列對該過程的說法錯誤的是(

)AA．C70能溶于甲苯，C60不溶于甲苯B．C60能與“杯酚”形成超分子C．C70不能與“杯酚”形成超分子D．“杯酚”能夠循環(huán)使用4.如圖為B12單元形成的“巨分子”的部分結(jié)構。有關說法不正確的是()BA．B12難溶于水B．B12為正二十四面體C．該物質(zhì)為B的一種同素異形體D．該晶體熔點高、硬度大解析：B12的空間結(jié)構與水分子相似性較小，難溶于水，故A正確；在幾何學方面，正二十四面體是不存在的，故B錯誤；同素異形體是同種元素構成的不同種單質(zhì)，故B12是B的一種同素異形體，故C正確；B12是空間網(wǎng)狀結(jié)構，熔點較高，硬度較大，故D正確。5.下列過程與超分子的分子識別無關的是（）A．兩種特定類型的DNA分子才會結(jié)合B．淀粉與碘結(jié)合變藍C．用12-冠-4分離Na+

中的Li+

D．杯酚和C60

形成的超分子在氯仿中解體D6.下列不能看作超分子的是（）A．兩個DNA分子鏈通過氫鍵結(jié)合在一起B(yǎng)．細胞膜中的磷脂分子的雙層膜結(jié)構C．冠醚與金屬離子的聚集體D．所有以氫鍵結(jié)合在一起的分子D7.冠醚能與陽離子,尤其是與堿金屬離子作用,并且隨環(huán)的大小不同而與不同的金屬離子作用。12-冠-4與鋰離子作用而不與鈉離子、鉀離子作用;18-冠-6與鉀離子作用(如圖),還可與重氮鹽作用,但不與鋰離子或鈉離子作用。下列說法錯誤的是(

)A.18-冠-6中C和O的雜化軌道類型相同B.18-冠-6與鉀離子作用,不與鋰離子或鈉離子作用,這反映了超分子的“分子識別”的特征C.18-冠-6與鉀離子作用反映了超分子的自組裝的特征D.冠醚與堿金屬離子作用的原理與其可作相轉(zhuǎn)移催化劑的原理有關C8．超分子化學已逐漸擴展到化學的各個分支，還擴展到生命科學和物理學等領域。由Mo將2個C60分子、2個p--甲酸丁酯吡啶及2個CO分子利用配位鍵自組裝的超分子結(jié)構如圖所示：(1)Mo處于第五周期第ⅥB族，價電子排布與Cr相似，它的基態(tài)價電子排布式是

；核外未成對電子數(shù)是

個。

(2)該超分子中存在的化學鍵類型有

(填字母)。

A．σ鍵

B．π鍵C．離子鍵

D．氫鍵4d55s16ABp-甲酸丁酯吡啶配體(3)該超分子中配體CO提供孤電子對的原子是

(填元素符號)，p--甲酸丁酯吡啶配體中C原子的雜化方式有

。

8．超分子化學已逐漸擴展到化學的各個分支，還擴展到生命科學和物理學等領域。由Mo將2個C60分子、2個p--甲酸丁酯吡啶及2個CO分子利用配位鍵自組裝的超分子結(jié)構如圖所示：p-甲酸丁酯吡啶配體sp2和sp3C8．超分子化學已逐漸擴展到化學的各個分支，還擴展到生命科學和物理學等領域。由Mo將2個C60分子、2個p--甲酸丁酯吡啶及2個CO分子利用配位鍵自組裝的超分子結(jié)構如圖所示：p-甲酸丁酯吡啶配體(4)從電負性角度解釋CF3COOH的酸性強于CH3COOH的原因是