蘇教版選修3專題3第4單元分子間作用力 分子晶體課件 (64張).ppt

昆蟲靠漩渦在水上行走 專題3微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì) 分子間作用力分子晶體 第四單元 1 下列物質(zhì)融化時(shí)克服的作用力是什么 naohcusio2mgcl22 水通電分解 水的三態(tài)變化破壞的作用力是什么 離子鍵 金屬鍵 共價(jià)鍵 分子間作用力 共價(jià)鍵 離子鍵 交流與討論 分子間存在一種把分子聚集在一起的作用力 分子間作用力 范德華力 氫鍵 一種靜電作用 它比化學(xué)鍵弱很多 定義 實(shí)質(zhì) 類型 范德華力 范德華 vanderwaals1837 1923 荷蘭物理學(xué)家 提出了范德華方程 研究了毛細(xì)作用 對(duì)附著力進(jìn)行了計(jì)算 推導(dǎo)出物體氣 液 固三相相互轉(zhuǎn)化條件下的臨界點(diǎn)計(jì)算公式 1910年因研究氣態(tài)和液態(tài)方程獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 原子間和分子間的吸引力被命名為范德華力 一種普遍存在于固體 液體和氣體中分子間的作用力 只存在于分子間 包括單原子分子 能量 強(qiáng)度 比化學(xué)健要弱得多 范德華力一般沒有飽和性和方向性 只要分子周圍空間允許 當(dāng)氣體分子凝聚時(shí) 總是盡可能多得吸引分子 范德華力怎樣影響物質(zhì)的性質(zhì) 自身又受哪些因素影響 交流與討論 范德華力 鹵素單質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量和熔 沸點(diǎn)的數(shù)據(jù)見表3 9 請(qǐng)你根據(jù)表中的數(shù)據(jù)與同學(xué)交流討論以下問題 1 鹵素單質(zhì)的熔 沸點(diǎn)有怎樣的變化規(guī)律 2 導(dǎo)致鹵素熔 沸點(diǎn)規(guī)律變化的原因是什么 它與鹵素單質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量的變化規(guī)律又怎樣的關(guān)系 表3 9鹵素單質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量和熔 沸點(diǎn) 結(jié)論 對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似的分子 其熔 沸點(diǎn)一般隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大而升高 2 范德華力與相對(duì)分子質(zhì)量的關(guān)系 對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似的分子 其范德華力一般隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大而增大 結(jié)論 1 組成和結(jié)構(gòu)相似的分子 一般相對(duì)分子質(zhì)量越大 范德華力越大 熔沸點(diǎn)越高 影響范德華力大小的因素 相對(duì)分子質(zhì)量相同或相近時(shí) 分子極性越大 范德華力越大 2 分子的大小 分子的空間構(gòu)型和分子的電荷分布是否均勻等 都會(huì)對(duì)范德華力產(chǎn)生影響 范德華力對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響 結(jié)論 1 影響物質(zhì)的類型 由分子構(gòu)成的物質(zhì) 稀有氣體 2 影響由分子組成物質(zhì)的一些物理性質(zhì) 如熔點(diǎn) 沸點(diǎn) 溶解度等 例 氧氣在水中的溶解度比氮?dú)獯?原因是氧分子與水分子之間的范德華力大 問題 范德華力對(duì)什么樣的物質(zhì)的什么性質(zhì)產(chǎn)生影響 a 取向力電荷分布不均勻的分子之間以其帶異號(hào)電荷的一端相互吸引 產(chǎn)生的靜電作用就使得分子按一定方向排列 因而產(chǎn)生了分子間的作用力 這種力叫取向力 分子極性越強(qiáng) 取向力越大 范德華力的類型 p54拓展視野 b 誘導(dǎo)力電荷分布均勻的分子在電荷分布不均勻的分子作用下 導(dǎo)致電荷分布均勻的分子的負(fù)電荷與正電荷重心不重合 其帶異號(hào)電荷的一端也互相吸引 產(chǎn)生的靜電作用力 稱為誘導(dǎo)力 范德華力的類型 c 色散力電荷分布均勻的分子 由于核外電子的不斷運(yùn)動(dòng) 分子中電子產(chǎn)生的負(fù)電荷重心與原子核產(chǎn)生的正電荷重心瞬間不重合 使分子的電荷分布不均勻 其帶異號(hào)電荷的一端也互相吸引 產(chǎn)生的靜電作用力 稱為色散力 范德華力的類型 相鄰原子之間 作用力強(qiáng)烈 影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì) 分子之間 作用力微弱 影響物質(zhì)的物理性質(zhì) 熔 沸點(diǎn)及溶解度等 化學(xué)鍵與范德華力的比較 1 下列物質(zhì)中 其沸點(diǎn)可能低于sicl4的是 a gecl4b sibr4c ccl4d nacl c 2 下列敘述正確的是 a 氧氣的沸點(diǎn)低于氮?dú)獾姆悬c(diǎn)b 稀有氣體原子序數(shù)越大沸點(diǎn)越高c 組成結(jié)構(gòu)相似 分子間作用力越弱 則由分子組成的物質(zhì)熔點(diǎn)越低d 同周期元素的原子半徑越小越易失去電子 bc 小試牛刀 3 將干冰氣化 破壞了co2分子晶體的 將co2氣體溶于水 破壞了co2分子的 分子間作用力 共價(jià)鍵 4 請(qǐng)預(yù)測(cè)的熔沸點(diǎn)高低 1 hf hcl hbr hi 2 h2o h2s h2se h2te 小試牛刀 h2o h2s h2se h2te hf hcl hbr hi nh3 ph3 ash3 sbh3 ch4 sih4 geh4 snh4 一些氫化物的沸點(diǎn) 為什么h2o nh3 hf比同主族氫化物的沸點(diǎn)高 交流與討論 在h2o分子中 由于o原子吸引電子的能力很強(qiáng) h o鍵的極性很強(qiáng) 共用電子對(duì)強(qiáng)烈地偏向o原子 亦即h原子的電子云被o原子吸引 使h原子幾乎成為 裸露 的質(zhì)子 這個(gè)半徑很小 帶部分正電荷的h核 就能與另一個(gè)h2o分子中帶部分負(fù)電荷的o原子的孤電子對(duì)接近并產(chǎn)生相互作用 這種靜電相互作用就是氫鍵 水分子間形成的氫鍵 除范德華力外的另一種分子間作用力 它是由已經(jīng)與電負(fù)性大的原子 f o n等 形成共價(jià)鍵的h原子遇另一分子中電負(fù)性大原子半徑小且有孤對(duì)電子的原子 如f o n 能形成氫鍵 注意 氫鍵是另一種分子間作用力 不屬于化學(xué)鍵 定義 氫鍵 氫鍵成因 1 氫鍵的形成條件 x y為電負(fù)性大 而原子半徑較小的且有孤對(duì)電子非金屬原子 可相同也可不同 如f o n等 探究 科學(xué)探究 2 氫鍵的表示方法 x h y 氫鍵 x h y表示氫鍵鍵長(zhǎng)指x和y的距離鍵能指x h y分解為x h和y所需要的能量 3 氫鍵能量大小 氫鍵 比范德華力要強(qiáng)而比化學(xué)鍵弱的分子間作用力 4 氫鍵的強(qiáng)弱與x和y的電負(fù)性大小有關(guān) 一般x y元素的電負(fù)性越大 半徑越小 形成的氫鍵越強(qiáng) 例如 f h f o h o n h n p56交流與討論1 鄰羥基苯甲酸 對(duì)羥基苯甲酸 對(duì)羥基苯甲酸能形成分子間氫鍵 鄰羥基苯甲酸能形成分子內(nèi)氫鍵 分子間氫鍵會(huì)導(dǎo)致物質(zhì)的熔沸點(diǎn)升高分子內(nèi)氫鍵則會(huì)導(dǎo)致物質(zhì)的熔沸點(diǎn)降低 1 對(duì)熔點(diǎn)和沸點(diǎn)的影響 6 氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響 一般情況下 含有氫鍵的分子會(huì)具有較高的熔沸點(diǎn) 2 對(duì)溶解度的影響 6 氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響 水和甲醇的相互溶解 深藍(lán)色虛線為氫鍵 若溶質(zhì)分子內(nèi)形成氫鍵 則在極性溶劑中溶解度減小 在非極性溶劑中溶解度增大 在極性溶劑中 如果溶質(zhì)分子與溶劑分子間可以生成氫鍵 則溶質(zhì)的溶解度增大 水分子三態(tài)與氫鍵的關(guān)系 拓展視野p56 冰中水分子間形成的氫鍵 在固態(tài)水 冰 中 水分子大范圍地以氫鍵互相聯(lián)結(jié) 形成相當(dāng)疏松的晶體 從而在結(jié)構(gòu)中有許多空隙 造成體積膨脹 密度減小 因此冰能浮在水面上 蛋白質(zhì)分子中的氫鍵 圖中虛線表示氫鍵 dna雙螺旋是通過氫鍵使它們的堿基 a t和c g 相互配對(duì)形成的 圖中虛線表示氫鍵 物質(zhì)分子間存在的微弱相互作用 分子間 比化學(xué)鍵弱得多 隨范德華力的增大 物質(zhì)的熔沸點(diǎn)升高 溶解度增大 比化學(xué)鍵弱得多 比范德華力稍強(qiáng) 與h原子相結(jié)合的原子半徑小 電負(fù)性大 有孤對(duì)電子的f o n 分子間 內(nèi) 電負(fù)性較大的成鍵原子通過h原子而形成的靜電作用 分子間氫鍵使物質(zhì)熔沸點(diǎn)升高硬度增大 水中溶解度增大 分子內(nèi)氫鍵使物質(zhì)熔沸點(diǎn)降低 硬度減小 影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì) 相鄰的原子或離子之間的強(qiáng)烈的相互作用 原子或離子 很強(qiáng)烈 克服它需要較高的能量 化學(xué)鍵 氫鍵和范德華力的比較 1 下列物質(zhì)中不存在氫鍵的是 a 冰醋酸中醋酸分子之間b 一水合氨分子中的氨分子與水分子之間c 液態(tài)氟化氫中氟化氫分子之間d 可燃冰 ch4 8h2o 中甲烷分子與水分子之間 d 2 固體乙醇晶體中不存在的作用力是 a 極性鍵b 非極性鍵c 離子鍵d 氫鍵 c 小試牛刀 3 下列有關(guān)水的敘述中 可以用氫鍵的知識(shí)來解釋的是 a 水比硫化氫氣體穩(wěn)定b 水的熔沸點(diǎn)比硫化氫的高c 氯化氫氣體易溶于水d 0 時(shí) 水的密度比冰大 bd 小試牛刀 4 下列說法不正確的是 a 分子間作用力是分子間相互作用力的總稱b 范德華力與氫鍵可同時(shí)存在于分子之間c 分子間氫鍵的形成除使物質(zhì)的熔沸點(diǎn)升高外 對(duì)物質(zhì)的溶解度 硬度等也有影響d 氫鍵是一種特殊的化學(xué)鍵 它廣泛地存在于自然界中 d 小試牛刀 分子晶體 干冰及其晶胞 圖3 35是干冰 co2 分子晶體模型 通過學(xué)習(xí)有關(guān)分子間作用力的知識(shí) 你知道下列問題的答案嗎 1 構(gòu)成分子晶體的微粒是什么 分子晶體中微粒間的作用力是什么 2 分子晶體有哪些共同的物理性質(zhì) 為什么它們具有這些共同的物理性質(zhì) 分子晶體 1 分子間以分子間作用力相結(jié)合的晶體叫分子晶體 2 構(gòu)成分子晶體的粒子是 3 微粒間的相互作用是 由于分子晶體的構(gòu)成微粒是分子 所以分子晶體的化學(xué)式幾乎都是分子式 分子 分子間作用力 碘晶體 不對(duì) 有的分子晶體中分子間只存在一種范德華力 如干冰 但有的分子晶體中分子間就同時(shí)存著范德華力和氫鍵 如冰 是不是在分子晶體中分子間只存在一種分子間作用力 交流與討論 1 所有非金屬氫化物 h2o h2s nh3 ch4 hx 2 大多數(shù)非金屬單質(zhì) x2 n2 o2 h2 s8 p4 c60 3 大多數(shù)非金屬氧化物 co2 so2 n2o4 p4o6 p4o10 4 幾乎所有的酸 h2so4 hno3 h3po4 5 大多數(shù)有機(jī)物 乙醇 冰醋酸 蔗糖 6 稀有氣體 典型的分子晶體 較低的熔點(diǎn)和沸點(diǎn) 較小的硬度 固體及熔融狀態(tài)不導(dǎo)電 有的溶于水能導(dǎo)電 分子晶體的物理特性 由于分子間作用力很弱 所以分子晶體一般具有 分子晶體要熔化或汽化都需要克服分子間的作用力 分子間作用力越大 物質(zhì)熔化和汽化時(shí)需要的能量就越多 物質(zhì)的熔 沸點(diǎn)就越高 分子晶體熔化時(shí) 一般只破壞了分子間作用力 不破壞分子內(nèi)的化學(xué)鍵 但也有例外 如硫晶體 s8 熔化時(shí) 既破壞了分子間的作用力 同時(shí)部分s s鍵斷裂 形成更小的分子 分子晶體熔 沸點(diǎn)高低的比較規(guī)律 比較分子晶體的熔 沸點(diǎn)高低 實(shí)際上就是比較分子間作用力 包括范德華力和氫鍵 的大小 烷烴 烯烴 炔烴 飽和一元醇 醛 羧酸等同系物的沸點(diǎn)均隨著碳原子數(shù)的增加而升高 組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì) 相對(duì)分子質(zhì)量越大 分子間作用力越大 熔沸點(diǎn)越高 分子間有氫鍵的物質(zhì) hf h2o nh3等 熔 沸點(diǎn)升高 形成分子內(nèi)氫鍵的物質(zhì) 其熔 沸點(diǎn)低于形成分子間氫鍵的物質(zhì) 分子晶體熔 沸點(diǎn)高低的比較規(guī)律 在碳原子數(shù)相同的烷烴的同分異構(gòu)體中 一般來說 支鏈數(shù)越多 芳香烴及其衍生物苯環(huán)上的同分異構(gòu)體一般按照 的順序 熔沸點(diǎn)越低 鄰位 間位 對(duì)位 沸點(diǎn) 正戊烷 異戊烷 新戊烷 思考 p58問題解決 干冰的晶體結(jié)構(gòu) 1 二氧化碳分子的位置 在晶體中截取一個(gè)最小的正方體 正方體的八個(gè)頂點(diǎn)都落到co2分子的中心 在這個(gè)正方體的每個(gè)面心上還有一個(gè)co2分子 8 1 8 6 1 2 4 與co2分子距離最近的co2分子共有個(gè) 12 分子晶體的結(jié)構(gòu)特征 分子密堆積 如果分子間作用力只是范德華力 若以一個(gè)分子為中心 其周圍通?？梢杂?2個(gè)緊鄰的分子 晶體類型的判斷 2 由晶體性質(zhì)可推斷晶體類型 由晶體類型也可推斷晶體的性質(zhì) 小結(jié) 一是看構(gòu)成晶體微粒的種類二是看微粒之間的作用力 金屬陽(yáng)離子和自由電子 陰 陽(yáng)離子 原子 分子 金屬鍵 離子鍵 共價(jià)鍵 分子間作用力 較高 很高 跨度大 較低 多數(shù)較大少數(shù)較小 較大 很大 較小 良導(dǎo)體 不導(dǎo)電 cu al naclcscl 金剛石sio2 干冰 冰 熔化或溶于水 固體及熔融狀態(tài)不導(dǎo)電 有的溶于水能導(dǎo)電 幾種類型晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)比較 晶體熔沸點(diǎn)高低的判斷 1 不同晶體類型的物質(zhì) 原子晶體 離子晶體 分子晶體 2 同種晶體類型的物質(zhì) 離子晶體 晶體內(nèi)微粒間作用力越大 熔沸點(diǎn)越高 原子晶體 離子所帶電荷越多 離子半徑越小 晶格能越大 離子鍵越強(qiáng) 晶體熔沸點(diǎn)越高 硬度越大 原子半徑越小 鍵長(zhǎng)越短 鍵能越大 共價(jià)鍵越強(qiáng) 晶體熔沸點(diǎn)越高 硬度越大 分子晶體 組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體 相對(duì)分子質(zhì)量越大 分子間作用力越大 熔沸點(diǎn)越高 具有分子間氫鍵的分子晶體 分子間作用力顯著增大 熔沸點(diǎn)升高 相對(duì)分子質(zhì)量相近的分子晶體 分子極性越大 分子間作用力越大 熔沸點(diǎn)越高 金屬晶體 金屬原子半徑越小 單位體積內(nèi)自由電子數(shù)目越多 金屬鍵越強(qiáng) 晶體熔沸點(diǎn)越高 硬度越大 晶體熔沸點(diǎn)高低的判斷 石墨晶體結(jié)構(gòu) 知識(shí)拓展 石墨 在石墨晶體中 碳原子是分層排布的 層內(nèi)所有碳原子以共價(jià)鍵相結(jié)合成平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 每個(gè)碳原子與和它緊鄰的3個(gè)碳原子相連 鍵角120 由碳原子組成的最小環(huán)為平面六元環(huán) 層與層之間為分子間作用力 石墨晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性質(zhì) 分層的平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 層內(nèi)c原子以與周圍的個(gè)c原子結(jié)合 層間為 層內(nèi)最小環(huán)有個(gè)c原子組成 每個(gè)c原子被個(gè)最小環(huán)所共用 每個(gè)最小環(huán)含有個(gè)c原子 個(gè)碳碳鍵 c原子與碳碳鍵個(gè)數(shù)比為 共價(jià)鍵 3 分子間作用力 6 3 2 3 2 3 2 石墨晶體有導(dǎo)電性和潤(rùn)滑性 1 石墨晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 石墨的特性 石墨為什么很軟 石墨的熔沸點(diǎn)為什么很高 高于金剛石 石墨屬于哪類晶體 為什么 石墨為層狀結(jié)構(gòu) 各層之間是范德華力結(jié)合 容易滑動(dòng) 所以石墨很軟 石墨各層均為平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 碳原子之間存在很強(qiáng)的共價(jià)鍵 大 鍵 故熔沸點(diǎn)很高 石墨為混合型晶體 晶體中既有分子間作用力 又有共價(jià)鍵 交流與討論 1 下列物質(zhì)中 固態(tài)時(shí)一定是分子晶體的是a 酸性氧化物b 非金屬單質(zhì)c 堿性氧化物d 含氧酸 d 2 下列哪種情況下 一對(duì)物質(zhì)中有且只有同一種作用力被克服a 使h2和hf氣化b 熔融c和cac 溶解licl和icld 熔融ccl4和i2 d 小試牛刀 4 已知某些晶體的熔點(diǎn) nacl801