《分子間的作用力 分子晶體》課件3

第四單元分子間作用力分子晶體,哪些物質(zhì)通常以分子形式存在？在這些分子中可能存在哪些化學(xué)鍵？提示某些非金屬的單質(zhì)(如O2、Ar等)，部分氧化物(CO2、SO2等)，氫化物(NH3、HCl等)，含氧酸(H2SO4、HNO3、H2CO3等)以及大多數(shù)有機(jī)物都是以分子形式存在。這些分子中可能存在共價(jià)鍵。以分子形式存在的物質(zhì)其熔、沸點(diǎn)高嗎？提示以分子形式存在的物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)一般不高。,1,2,掌握兩種重要的分子間作用力(范德華力、氫鍵)的本質(zhì)及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響。掌握影響范德華力和氫鍵大小的因素。,1,2,分子之間都存在的一種_，叫分子間作用力。分子間作用力實(shí)質(zhì)上是一種_作用，它比化學(xué)鍵_得多。_和_是兩種最常見的分子間作用力。范德華力是_普遍存在的相互作用力，它使得許多物質(zhì)能以一定的凝聚態(tài)(固態(tài)和液態(tài))存在。,篤學(xué)一范德華力,1分子間作用力,2范德華力的概念,相互作用,靜電,弱,范德華力,氫鍵,分子之間,(1)范德華力約比化學(xué)鍵鍵能小12個(gè)數(shù)量級(jí)，且沒(méi)有方向性和飽和性。(2)分子的極性越大，范德華力越_。(3)結(jié)構(gòu)和組成相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越_。范德華力主要影響物質(zhì)的_，如_、_，范德華力越大，物質(zhì)的熔沸點(diǎn)越高；化學(xué)鍵主要影響物質(zhì)的_。,3范德華力的強(qiáng)弱,4范德華力的大小對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響,大,大,物理性質(zhì),熔點(diǎn),沸點(diǎn),化學(xué)性質(zhì),概念：氫鍵是除范德華力外的另一種_作用力，它是由_。氫鍵的存在，_了水分子之間的作用力，使水的熔、沸點(diǎn)較高。形成條件：研究證明，氫鍵普遍存在于已經(jīng)與_原子形成共價(jià)鍵的氫原子與另外的_原子之間。例如，不僅氟化氫分子之間以及氨分子之間存在氫鍵，而且它們跟水分子之間也存在氫鍵。,篤學(xué)二氫鍵的形成,1,2,分子間,水分子中的氫)與另一個(gè)分子中電負(fù)性很強(qiáng)的原子(如水分,大大加強(qiáng),等電負(fù)性很大的,F等電負(fù)性很大的,已經(jīng)與電負(fù)性很強(qiáng)的原子形成共價(jià)鍵的氫原子(如,子中的氧)之間的作用力,N、O、F,N、O、,強(qiáng)度：盡管人們把氫鍵也稱作“鍵”，但與化學(xué)鍵比較，氫鍵屬于_，其大小介于_，約為化學(xué)鍵的十分之幾，_化學(xué)鍵。,3,一種較弱的作用力,學(xué)鍵之間,不屬于,范德華力和化,分子晶體的概念：分子通過(guò)_構(gòu)成的固態(tài)物質(zhì)，稱為分子晶體。分子晶體中存在的微粒：_。微粒間的作用力：_。分子晶體的物理性質(zhì)由于分子晶體中相鄰分子靠_相互作用，因此分子晶體有熔、沸點(diǎn)_、硬度_、易升華的特性。,篤學(xué)三分子晶體,1,2,3,4,分子間作用力,分子,分子間作用力,分子間的作用力,低,小,(1)所有_，如水、硫化氫、氨、甲烷等。(2)部分_，如鹵素(X2)、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、碳60(C60)等。(3)部分_，如CO2、SO2、SO3、P4O6、P4O10等。(4)幾乎所有的_，如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3、H2SO3等。(5)絕大多數(shù)_，如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。,5典型的分子晶體,非金屬氫化物,非金屬單質(zhì),非金屬氧化物,酸,有機(jī)物的晶體,常見典型分子晶體的結(jié)構(gòu)特征(1)分子間作用力只有范德華力干冰每個(gè)CO2分子周圍等距離且最近的CO2分子有_個(gè)。每個(gè)晶胞中含有CO2分子為_個(gè)。(2)分子間作用力既有范德華力又有氫鍵冰。水分子之間的主要作用力是_，也存在_。_有方向性，它的存在迫使在_的每個(gè)水分子與_方向的4個(gè)相鄰水分子互相吸引。石墨是什么類型的晶體？每個(gè)最小環(huán)上碳原子個(gè)數(shù)與CC鍵之比為多少？答案混合晶體23,6.,冰的結(jié)構(gòu)模型,7,12,4,氫鍵,范德華力,氫鍵,中央,周圍,在解釋下列物質(zhì)性質(zhì)的變化規(guī)律與物質(zhì)結(jié)構(gòu)間的因果關(guān)系時(shí)，與化學(xué)鍵的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)的變化規(guī)律是()。AHF、HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定依次減弱B金剛石的硬度大于硅，其熔、沸點(diǎn)也高于硅CNaF、NaCl、NaBr、NaI的熔點(diǎn)依次減小DF2、Cl2、Br2、I2的熔、沸點(diǎn)逐漸升高答案D,【慎思1】,從下圖可以看出，NH3、H2O和HF的沸點(diǎn)反常。例如，HF的沸點(diǎn)按沸點(diǎn)曲線的上升趨勢(shì)應(yīng)該在90以下，而實(shí)際上是20；H2O的沸點(diǎn)按沸點(diǎn)曲線上升趨勢(shì)應(yīng)該在70以下，而實(shí)際上是100。,【慎思2】,試用分子間作用力解釋，為什么HF、H2O和NH3的沸點(diǎn)會(huì)反常。解析H2O、HF、NH3分子間存在氫鍵，氫鍵能使物質(zhì)沸點(diǎn)升高。答案因?yàn)镠2O、HF、NH3中的O、F、N三種元素的電負(fù)性較大，分子間形成了氫鍵，故H2O、HF、NH3的沸點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)反?，F(xiàn)象。,分子晶體中一定有共價(jià)鍵嗎？分子晶體熔化時(shí)破壞共價(jià)鍵嗎？答案不一定，如稀有氣體晶體中只有分子間作用力而無(wú)共價(jià)鍵。分子晶體熔化時(shí)只破壞分子間作用力，不破壞共價(jià)鍵。,【慎思3】,下列分子晶體，關(guān)于熔沸點(diǎn)高低敘述中，正確的是()。ACl2I2BSiCl4CCl4CNH3CH3(CH2)2CH3解析A、B選項(xiàng)屬于無(wú)氫鍵存在的分子結(jié)構(gòu)相似的情況，相對(duì)分子質(zhì)量大的熔沸點(diǎn)高；C選項(xiàng)屬于有氫鍵存在但分子結(jié)構(gòu)相似的情況，存在氫鍵的熔沸點(diǎn)高；D選項(xiàng)屬于相對(duì)分子質(zhì)量相同，但分子結(jié)構(gòu)不同的情況，支鏈多的熔、沸點(diǎn)低。答案B,【慎思4】,分子晶體能否導(dǎo)電？在什么條件下可以導(dǎo)電？答案由于構(gòu)成分子晶體的粒子是分子，不管是晶體或晶體熔化成的液體，都沒(méi)有帶電荷的離子存在，因此，分子晶體以及它熔化成的液體都不導(dǎo)電。分子晶體溶于水時(shí)，水溶液有的能導(dǎo)電，如HCl溶于水；有的不導(dǎo)電，如C2H5OH溶于水。,【慎思5】,如何理解冰融化為水時(shí)密度增大？答案在冰的晶體中，每個(gè)水分子周圍只有4個(gè)緊鄰的水分子，由于水分子之間的主要作用力是氫鍵，氫鍵跟共價(jià)鍵一樣具有方向性，即氫鍵的存在迫使在四面體中心的每個(gè)水分子與四面體頂點(diǎn)方向的4個(gè)相鄰水分子相互吸引，這一排列使冰晶體中的水分子的空間利用率不高，留有相當(dāng)大的空隙。當(dāng)冰剛剛?cè)诨癁橐簯B(tài)水時(shí)，熱運(yùn)動(dòng)使冰的結(jié)構(gòu)部分解體，水分子間的空隙減小，密度反而增大。,【慎思6】,1化學(xué)鍵與分子間作用力的比較,要點(diǎn)一|范德華力與化學(xué)鍵,主要包括：分子的大小，分子的空間構(gòu)型以及分子中電荷分布是否均勻等。對(duì)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。(1)對(duì)物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的影響一般來(lái)說(shuō)，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，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)通常越高。如熔、沸點(diǎn)：I2Br2Cl2F2；RnXeKrArNeHe(2)對(duì)物質(zhì)溶解性的影響如：在273K、101kPa時(shí)，氧氣在水中的溶解量(0.049cm3L1)比氮?dú)庠谒械娜芙饬?0.024cm3L1)大，就是因?yàn)镺2與水分子之間的作用力比N2與水分子之間的作用力大所導(dǎo)致的。,2影響范德華力的因素,3范德華力對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響,下列物質(zhì)的變化過(guò)程中，有共價(jià)鍵明顯被破壞的是()。AI2升華BNaCl顆粒被粉碎CHCl溶于水得鹽酸D從NH4HCO3中聞到了刺激性氣味,【例1】,解析A由I2分子組成的物質(zhì)的升華是物理變化，共價(jià)鍵未被破壞。B.NaCl是離子化合物，其中有離子鍵無(wú)共價(jià)鍵，NaCl顆粒被粉碎的過(guò)程有離子鍵被破壞。C.HCl是共價(jià)型分子，分子中有共價(jià)鍵。HCl溶于水形成鹽酸的過(guò)程中有變化：HCl=HCl，此變化中HCl共價(jià)鍵被破壞。D.NH4HCO3是由NH4和HCO3組成的離子化合物，NH4與HCO3之間的化學(xué)鍵是離子鍵。NH4內(nèi)的有關(guān)原子之間、HCO3內(nèi)的有關(guān)原子之間的化學(xué)鍵是共價(jià)鍵。從NH4HCO3中聞到刺激性氣味，是因?yàn)榘l(fā)生了化學(xué)反應(yīng)：NH4HCO3=NH3CO2H2O。比較NH3與NH4、CO2與HCO3的組成可知，NH4HCO3分解的過(guò)程既有離子鍵被破壞，又有共價(jià)鍵被破壞。答案CD,電離或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致化學(xué)鍵明顯破壞。,下列每組物質(zhì)發(fā)生狀態(tài)變化所克服的粒子間的相互作用屬于同種類型的是()。A食鹽和蔗糖熔化B金屬鈉和晶體硫熔化C碘和干冰的升華D二氧化硅和氧化鈉熔化解析食鹽熔化克服的是離子鍵，蔗糖熔化克服的是分子間作用力，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤。鈉發(fā)生狀態(tài)變化克服的是金屬鍵，而硫發(fā)生狀態(tài)變化克服的是分子間作用力，因此B選項(xiàng)也不正確。碘和干冰都屬于分子晶體，狀態(tài)改變克服的都是分子間作用力，故C選項(xiàng)符合題意。二氧化硅屬于原子晶體，熔化時(shí)克服的是共價(jià)鍵，而氧化鈉屬于離子晶體，熔化時(shí)克服的是離子鍵，故D選項(xiàng)也不符合題意。答案C,【體驗(yàn)1】,通常用XHY表示氫鍵，其中XH表示氫原子和X原子以共價(jià)鍵相結(jié)合，其中，X，Y代表電負(fù)性大而原子半徑較小的非金屬原子，如N、O、F等。氫鍵的鍵長(zhǎng)是指X和Y的距離，氫鍵的鍵能是指XHY分解為XH和Y所需要的能量。在用XHY表示的氫鍵中，氫原子位于其間是氫鍵形成的最重要的條件之一，同時(shí)，氫原子兩邊的X原子和Y原子所屬元素具有很強(qiáng)的電負(fù)性，很小的原子半徑是氫鍵形成的另一個(gè)條件。由于X原子和Y原子具有強(qiáng)烈吸引電子的作用，氫鍵才能存在。這類原子應(yīng)該是位于元素周期表的右上角元素的原子，主要是氮原子、氧原子和氟原子。,要點(diǎn)二|氫鍵及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響,1表示形式,2形成條件,盡管人們將氫鍵歸結(jié)為一種分子間作用力，但是氫鍵既可以存在于分子之間，也可以存在于分子內(nèi)部的原子團(tuán)之間，如鄰羥基苯甲酸分子內(nèi)的羥基與羧基之間即存在氫鍵。不難理解，當(dāng)氫鍵存在于分子內(nèi)時(shí)，它對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響與分子間氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)產(chǎn)生的影響是不同的。鄰羥基苯甲酸的氫鍵存在于分子內(nèi)部，對(duì)羥基苯甲酸存在分子間氫鍵，因此對(duì)羥基甲酸的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)分別比鄰羥基苯甲酸的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高。氫鍵只影響物質(zhì)的物理性質(zhì)。,3類型,4氫鍵既有方向性又有飽和性,范德華力與氫鍵主要影響物質(zhì)的物理性質(zhì)，如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等。組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，熔沸點(diǎn)越高，如熔沸點(diǎn)：O2N2，HIHBrHCl；組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì)，分子極性越大，其熔沸點(diǎn)就越高，如熔沸點(diǎn)：CON2；在同分異構(gòu)體中，一般來(lái)說(shuō)，支鏈數(shù)越多，熔沸點(diǎn)越低，如沸點(diǎn)：正戊烷異戊烷新戊烷。,5范德華力和氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響,下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()。A鹵化氫中，以HF沸點(diǎn)最高，是由于HF分子間存在氫鍵BH2O的沸點(diǎn)比HF的高，可能與氫鍵有關(guān)C氨水中有分子間氫鍵D氫鍵XHY的三個(gè)原子總在一條直線上解析因氟化氫分子之間存在氫鍵，所以HF是鹵化氫中沸點(diǎn)最高的；氨水中除NH3分子之間存在氫鍵，NH3與H2O，H2O與H2O之間都存在氫鍵，C正確；氫鍵中的XHY三原子應(yīng)盡可能的在一條直線上，但在特定條件下，如空間位置的影響下，也可能不在一條直線上，故D錯(cuò)。答案D,【例2】,分子間形成氫鍵會(huì)導(dǎo)致物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)升高，NH3、H2O、HF分子間易形成氫鍵。,關(guān)于氫鍵的下列說(shuō)法中正確的是()。A每個(gè)水分子內(nèi)含有兩個(gè)氫鍵B在水蒸氣、水和冰中都含有氫鍵C分子間能形成氫鍵使物質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)升高DHF的穩(wěn)定性很強(qiáng)，是因?yàn)槠浞肿娱g能形成氫鍵答案C,【體驗(yàn)2】,分子晶體的熔沸點(diǎn)高低取決于分子間作用力的大小。對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大，分子間作用力也增大，熔沸點(diǎn)升高，如I2Br2Cl2F2，O2N2。組成相似的分子，有極性的比無(wú)極性的分子間作用力大，熔沸點(diǎn)高，如SO2CO2；有氫鍵的分子晶體，還要考慮氫鍵的強(qiáng)弱。結(jié)構(gòu)相似的分子晶體相對(duì)分子質(zhì)量大的其熔沸點(diǎn)不一定大。例如：H2O與H2S，H2O的沸點(diǎn)比H2S高，因?yàn)樗肿娱g有氫鍵，H2S分子中只有范德華力，而氫鍵比范德華力強(qiáng)。,要點(diǎn)三|分子晶體熔、沸點(diǎn)高低的判斷,1,2,通常情況下各種晶體熔沸點(diǎn)高低順序?yàn)樵泳w離子晶體分子晶體。金屬晶體熔沸點(diǎn)有的很高，有的很低。但也有些離子晶體的熔沸點(diǎn)比原子晶體高，如MgO的熔沸點(diǎn)比SiO2的高。,3,氮化硼(BN)是一種新型