
學(xué)習(xí)目標(biāo)
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神奇的超分子,借分子間作用力形成復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)
? 氫鍵是最強(qiáng)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(gè)分子簇,這就是所謂的超分子。
核酸的雙螺旋結(jié)構(gòu)是靠氫鍵來保持的
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。超分子定義中的分子是廣義的,包括離子。
2. 微粒間作用力—非共價(jià)鍵
主要是靜電作用、范德華力和氫鍵等
超分子是組成復(fù)雜的,有組織的分子聚集體,并保持一定的完整性使其具有明確的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀特性。
已報(bào)道的超分子大環(huán)主體有:DNA,冠醚,環(huán)糊精,杯芳烴,杯吡咯,杯咔唑,瓜環(huán)胡葫蘆脲,柱芳烴等。
有的是有限的 有的是無限伸展的
超分子這種分子聚集體,有的是有限的,有的是無限伸展的。
重要特征及其應(yīng)用——分子識(shí)別:
a. 分離 C60 和 C70
這個(gè)例子反映出來的超分子的特性被稱為“分子識(shí)別”。
15-冠-5 12-冠-4
C 原子:2×5 = 10 O 原子:5 10 + 5 = 15
b. 冠醚識(shí)別堿金屬離子
重要特征及其應(yīng)用——分子識(shí)別:
冠醚環(huán)的大小與金屬離子匹配,才能識(shí)別
4. 重要特征及其應(yīng)用——分子識(shí)別:
“杯酚”與冠醚形成的超分子,雖然識(shí)別的分子、離子不同,但環(huán)狀結(jié)構(gòu)異曲同工,且尺寸可控。1987 年,諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予三位化學(xué)家,以表彰他們?cè)诔肿踊瘜W(xué)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。
4. 重要特征及其應(yīng)用——超分子組裝:
超分子組裝的過程稱為分子自組裝(Mlecular self-assembly),自組裝過程(Self-rganizatin)是使超分子產(chǎn)生高度有序的過程。
堿金屬離子或大或小,猜想冠醚是如何識(shí)別它們的?
冠醚環(huán)的大小與金屬離子匹配,將陽離子以及對(duì)應(yīng)的陰離子都帶入有機(jī)溶劑,因而成為有機(jī)反應(yīng)中很好的催化劑。
思考: K+ 直徑為276 pm,應(yīng)該選擇哪種冠醚呢?
KMnO4水溶液對(duì)烯烴氧化效果差,在烯烴中加入冠醚時(shí),冠醚通過與K+結(jié)合而將高錳酸根也帶入烯烴中;而冠醚不與高錳酸根結(jié)合,使游離的高錳酸根反應(yīng)活性很高,從而快速發(fā)生反應(yīng)。
實(shí)例分析:高錳酸鉀氧化烯烴
“杯酚”與冠醚形成的超分子,雖然識(shí)別的分子、離子不同,但環(huán)狀結(jié)構(gòu)異曲同工,且尺寸可控。1987 年,諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予三位化學(xué)家,以表彰他們?cè)诔肿踊瘜W(xué)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。
2020年,我國博士后王振元:潛心創(chuàng)新,成功開發(fā)出超分子生物催化技術(shù),打破了國外巨頭在化妝品高端原料市場的壟斷地位。
通過對(duì)超分子研究,人們可以模擬生物系統(tǒng),復(fù)制出一些新材料,如:新催化劑、新藥物、分子器件、生物傳感器等功能材料。
配合物 和 超分子應(yīng) 用
[Cu(NH3)4]2+制備
[Ag(NH3)2]+制備
“杯酚”分離 C60 和 C70
1.判斷正誤(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)
(3)超分子內(nèi)部分子可以通過非共價(jià)鍵結(jié)合 ( )
(1)超分子的性質(zhì)與組成超分子的單個(gè)分子的性質(zhì)相同。( )
(2)超分子是相對(duì)分子質(zhì)量很大的有機(jī)化合物。( )
2.下列過程與配合物的形成無關(guān)的是( )A.除去Fe粉中的SiO2可用強(qiáng)堿溶液B.向一定量的AgNO3溶液中加入氨水至沉淀消失C.向Fe3+溶液中加入KSCN溶液D.向一定量的CuSO4溶液中加入氨水至沉淀消失
3.某物質(zhì)的結(jié)構(gòu)如圖所示:
下列有關(guān)該物質(zhì)的分析中正確的是( ) A.該物質(zhì)分子中不存在σ鍵B.該物質(zhì)的分子內(nèi)只存在共價(jià)鍵和配位鍵兩種作用力C.該物質(zhì)是一種配合物,其中Ni為中心原子D.該物質(zhì)的分子中C、N、O均存在孤電子對(duì)
4.下列關(guān)于超分子的說法不正確的是( )A.超分子是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B.超分子都是無限伸展的C.冠醚是一種超分子,可以識(shí)別堿金屬離子D.細(xì)胞和細(xì)胞器的雙分子膜具有自組裝性質(zhì)
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