超分子课件高二下学期化学人教版选择性必修2

第三章晶体结构与性质第4节配合物与超分子第2课时超分子本节课内容知识点结构图位于下页PPTSupermanSuper-molecularSuper-:强大、有力量、巨大，等等。超：越过、超过、赶上；大于、高于、远于。分子：10-9m(纳米)，非常小的尺度。超分子：在分子这一物质结构层次之上去观察物质的结构。两者有何关联？什么是超分子？超分子是指由两种或两种以上分子依靠分子间相互作用结合在一起，形成复杂的、有组织的聚集体，保持一定的完整性，使它具有明确的微观结构和宏观特性。物质结构的层次Supermolecule10-7mAtom10-10mNucleus10-14mProton10-15mNeutronQuark<10-18mElectronMolecule10-9mCell10-5morgans10-2mUniverseGalaxySolarsystemEarthHuman物质世界的层次特征由两种或两种以上的分子(或离子)通过分子间相互作用形成的分子聚集体一、超分子1.定义：

分子间相互作用：通过非共价键结合，包括氢键、静电作用、疏水作用以及一些分子与金属离子形成的弱配位键等。2.注意：（1）超分子定义中的分子是广义的，包括离子。（2）超分子有的是有限的，有的是无限伸展的。有限的超分子

无限伸展的超分子例1：分离C60和C70

C60

C70C70比C60更大一点3、超分子的特征——(1)分子识别下面我们来认识一下“杯酚”。杯酚一般是由亚甲基桥联苯酚单元所构成的大环化合物，因其结构像一个酒杯而被称为杯芳烃或杯酚。杯酚具有大小可调节的空腔，可盛装不同尺寸的分子或离子。1942年，奥利地人金克在研究酚醛树脂的过程中，由对叔丁基苯酚与甲醛溶液的反应，意外合成了杯酚。混合空腔大小适配C60杯酚与C60通过分子间力形成的分子聚集体即为超分子例2：冠醚识别碱金属离子1）冠醚定义：分子中含有多个-氧-亚甲基(CH2)-结构单元的大环多醚。是皇冠状分子。15-冠-512-冠-43、超分子的特征——(1)分子识别观察这两个冠醚的球棍模型和结构简式，猜想名称的含义；画出18-冠-6、21-冠-7的结构简式示意图思考：冠醚靠什么原子吸引阳离子？碱金属离子或大或小，猜想冠醚是如何识别它们的？O原子吸引阳离子，C原子是环的骨架，稳定了整个冠醚；环的大小与金属离子匹配（2）18-冠-6识别碱金属离子(如K＋)18-冠-6思考1：KMnO4水溶液对烯烃氧化效果差，在烯烃中加入冠醚时，氧化能力变强，原因是什么呢？

冠醚通过与K+结合而将高锰酸根也带入烯烃中；而冠醚不与高锰酸根结合，使游离的高锰酸根反应活性很高，从而快速发生反应。阴离子，离子晶体。思考2：冠醚与碱金属离子形成配合物得到的晶体里还有什么粒子，这类晶体是离子晶体、共价晶体还是分子晶体？2）冠醚特点：冠醚是皇冠状的分子，有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子，利用此性质可以识别碱金属离子，从而实现选择性结合。不同冠醚的空腔尺寸不同，与不同的阳离子相匹配(配位作用)，从而实现选择性结合(识别不同大小的碱金属离子)，在有机反应中可作催化剂。冠醚冠醚空腔直径/pm适合的粒子（直径/pm）12-冠-415-冠-518-冠-621-冠-7120～150170～220260～320340～430Li+（152）Na+（204）Rb+（304）Cs+（334）思考：K+直径为276pm，应该选择哪种冠醚呢？18-冠-64、超分子的特征——(2)自组装细胞和细胞器的双分子膜细胞膜两侧为水溶液，水是极性分子，而构成膜的两性分子的头基是极性基团而尾基是非极性基团。头基为亲水基团，头部会朝向水溶液一侧，从而实现自组装超分子组装的过程称为分子自组装（Molecularself-assembly)，自组装过程（Self-organization)是使超分子产生高度有序的过程。亲水头疏水尾表面活性剂：从分子结构上说，也可以叫“两亲分子”，一端为亲水基团，另一端为疏水基团。硬脂酸根（传统肥皂的有效成分之一）十二烷基苯磺酸根（合成洗涤剂中常用的表面活性剂）表面活性剂“两亲分子”：一端为亲水基团，另一端为疏水基团低浓度时，优先在溶液表面形成单分子层

高浓度时，在溶液中形成胶束极性基团(亲水)非极性基团(疏水)超分子自组装的一些实例

氢键识别组装成分子饼三聚氰胺氰尿酸

小分子的超分子

氢键识别、

-堆叠和冠醚-阳离子识别的协同

小分子的超分子Zn-N配位键形成的分子盒锌-卟啉

小分子的超分子Fe-N配位键组装成的超分子联吡啶小分子的超分子

疏水作用环糊精接上一个疏水基团（如Ph-C4H9），这个基团通过识别环糊精疏水性的内腔，自组装成长链。分子导线分子二极管分子电阻当一个小型脂肪族官能团被插入一个导电的聚亚苯基链中间时，它切断了导电通道并形成一个电子传输的“阻碍”。分子开关们将它构建到脂质体膜上，形成一个人工创造的可控药物载体模型。当紫外光照射时，阀门关闭，药物分子被包容在脂质体中;一旦照射可见光，阀门打开，脂质体中的药物分子被释放，利用开关的可逆特性可实现药物的多次可逆装载与释放。分子马达通过更为精细地设计，目前最新分子马达的转速己能达到令人惊异的每秒50万转。超分子的重要性1物质结构中不可逾越的层次，承上启下，

超分子化学的研究是从分子走向生命，从分子实现器件，功能材料的必经之路。2创造新物质的源泉

自然界存在和人工合成的元素百余种→近3000万化合物→进一步组装，多少物质？25QuestionsbyScience.1987年诺贝尔化学奖授予三位化学家，以表彰他们在超分子化学理论方面的开创性工作。这是人类在操控分子方面迈出的重要一步。1.已知图1所示为冠醚18-冠-6。氯化钾可以较好的溶解在其中，得到的物质结构如图2所示。根据以上信息，下列说法不正确的是（

）A．阳离子被冠醚固定在空穴中依靠的主要是静电相互作用B．如果要溶解NaCl，用图4所示的冠醚比图3所示的冠醚效果更好C．图中所示的几种冠醚互为同系物D．冠醚的化学式通式为(CH2CH2O)n

BC课堂练习2．利用超分子可分离C60和C70，将C60、C70混合物加入一种空腔大小适配C60的“杯酚”中进行分离的流程如图。下列说法正确的是()A．杯酚与C60形成氢键B．C60与C70晶体类型不同C．该分离过程利用的是超分子的分子识别特征D．一个C60晶胞中含有8个C60分子C3.下列关于超分子和配合物的叙述不正确的是()A.利用超分子的分子识别特征，可以分离C60和C70B.配合物中只含配位键C.[Cu(H2O)4]2＋中Cu2＋提供空轨道，