【教學(xué)課件】第4節(jié) 分子間作用力 參考課件

第4節(jié)

分子間作用力構(gòu)(第1課時(shí))第2章

微粒間相互作用與物質(zhì)性質(zhì)新課導(dǎo)入【聯(lián)想·質(zhì)疑】你曾觀察過電解水的實(shí)驗(yàn)，對(duì)水的三態(tài)變化也很熟悉。通過對(duì)這兩種變化過程及條件的比較，你對(duì)水中微粒間的相互作用有了什么新的認(rèn)識(shí)？分子間作用力：分子間存在的一類弱的相互作用。新課導(dǎo)入為什么氣體在降溫加壓時(shí)會(huì)液化？液體在降溫時(shí)會(huì)凝固？從微觀過程來看，氣體在液化、液體在凝固的過程中，分子間的平均距離在逐漸減小。固體、液體在宏觀上能夠彼此凝聚在一起，說明分子間存在著相互作用力。液化、凝固的過程中，隨著分子間距離減少，分子間這種普遍的作用力逐漸增強(qiáng)；同理，在熔化、汽化的過程中，隨著分子間距離增大，分子間這種普遍的作用力逐漸減弱。范德華力與物質(zhì)性質(zhì)水的三態(tài)變化伴隨著能量變化固態(tài)水液態(tài)水氣態(tài)水說明分子間存在著相互作用力范德華力與物質(zhì)性質(zhì)分子間作用力：分子間存在的一類弱的相互作用其中最常見的分子間作用力：范德華力范德華力的作用能通常比化學(xué)鍵的鍵能小得多，一般只有2~20kJ·mol-1，而化學(xué)鍵的鍵能一般為100~600kJ·mol-1。氯化鈉中，將Na＋和Cl－維系在固體中的作用是很強(qiáng)的離子鍵，氯化鈉約在801℃時(shí)才能熔融；而氯化氫分子之間的作用力是很弱的范德華力，相應(yīng)地，氯化氫的熔點(diǎn)低至－112℃，沸點(diǎn)也只有－85℃，因此通常狀況下氯化氫為氣體。范德華力與物質(zhì)性質(zhì)1.范德華力的概念：范德華力是分子之間普遍存在的一種相互作用力，它使許多物質(zhì)能以一定的凝聚態(tài)(固態(tài)和液態(tài))存在。2.范德華力的特征：①范德華力廣泛存在于分子之間，但只有分子間充分接近時(shí)才有分子間的相互作用力。②范德華力很弱，比化學(xué)鍵的鍵能小1～2個(gè)數(shù)量級(jí)，其強(qiáng)度一般是2~20kJ/mol。③范德華力的實(shí)質(zhì)也是電性作用，沒有方向性和飽和性。范德華力與物質(zhì)性質(zhì)(1)下表列舉了某些分子間的范德華力，結(jié)合分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和數(shù)據(jù)，可以得出怎樣的結(jié)論？【思考討論】分子ArCOHIHBrHCl范德華力(kJ·mol-1)8.508.7526.0023.1121.14范德華力與物質(zhì)性質(zhì)HCl、HBr、HI三者分子結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)相似，均為直線形。HCl、HBr、HI的相對(duì)分子質(zhì)量逐漸增大，范德華力逐漸增大。Ar的相對(duì)分子質(zhì)量大于CO和HCl，但CO、HCl分子間的范德華更大，因?yàn)镃O和HCl是極性分子。分子的極性越大，范德華力越大。(1)下表列舉了某些分子間的范德華力，結(jié)合分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和數(shù)據(jù)，可以得出怎樣的結(jié)論？【思考討論】范德華力與物質(zhì)性質(zhì)(2)下表列舉了鹵素單質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，怎樣解釋鹵素單質(zhì)從F2~I2的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)越來越高？【思考討論】單質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量熔點(diǎn)/℃沸點(diǎn)/℃F238－219.6－188.1Cl271－101－34.6Br2160－7.258.78I2254113.5184.4范德華力與物質(zhì)性質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量從F2~I2逐漸增大，且它們均為非極性分子，因此鹵素單質(zhì)分子間的范德華力從F2~I2逐漸增大。熔化或沸騰過程中分子距離增大，分子間的范德華力被破壞。范德華力越強(qiáng)，破壞所需的條件就更為劇烈，所需外界提供的能量就越多。因此微觀上分子間的范德華力越強(qiáng)，宏觀上物質(zhì)表現(xiàn)為在更高的溫度下才發(fā)生熔化和沸騰，物質(zhì)擁有更高的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)。(2)下表列舉了鹵素單質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，怎樣解釋鹵素單質(zhì)從F2~I2的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)越來越高？【思考討論】范德華力與物質(zhì)性質(zhì)3.范德華力的影響因素①一般地，組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大。如范德華力：F2＜Cl2＜Br2＜I2；HCl＜HBr＜HI；He＜Ne＜Ar。②相對(duì)分子質(zhì)量相同或相近時(shí)，分子的極性越大，范德華力越大。如CO為極性分子，N2為非極性分子，范德華力：CO＞N2。③分子組成相同但結(jié)構(gòu)不同的物質(zhì)（即互為同分異構(gòu)體），分子的對(duì)稱性越強(qiáng)，范德華力越小，如二甲苯的范德華力：對(duì)二甲苯＜間二甲苯＜鄰二甲苯。范德華力與物質(zhì)性質(zhì)4.范德華力對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響范德華力主要影響物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)等物理性質(zhì)。范德華力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高。如熔、沸點(diǎn)：F2＜Cl2＜Br2＜I2；CF4＜CCl4＜CBr4＜Cl4；對(duì)二甲苯＜間二甲苯＜鄰二甲苯；N2＜CO。注意：范德華力主要影響物質(zhì)的物理性質(zhì)，而化學(xué)鍵主要影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。范德華力與物質(zhì)性質(zhì)為了研究氣體分子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，科學(xué)家提出了一種理想氣體模型，假設(shè)氣體分子不具有體積，并且氣體分子之間不存在相互作用。根據(jù)這種模型提出的理想氣體方程對(duì)氣體分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的描述與實(shí)驗(yàn)事實(shí)出現(xiàn)了偏差。荷蘭物理學(xué)家范德華(J.vanderWaas)修正了關(guān)于氣體分子運(yùn)動(dòng)的以上假設(shè)，指出氣體分子本身具有體積，并且分子間存在引力。由此，范德華提出了描述實(shí)際氣體行為的范德華氣態(tài)方程，根據(jù)這個(gè)方程計(jì)算的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)事實(shí)十分吻合。由于是范德華首次將分子間作用力的概念引入氣態(tài)方程，人們便將分子間作用力稱為范德華力。范德華力概念的提出范德華力與物質(zhì)性質(zhì)極性分子相互靠近時(shí)，一個(gè)分子的正電荷端與另一個(gè)分子的負(fù)電荷端相互吸引，這種靜電吸引力稱為取向力。分子極性越強(qiáng)，取向力就越大。一個(gè)分子受到極性分子的誘導(dǎo)作用，導(dǎo)致正電荷重心與負(fù)電荷重心不重合或距離加大，進(jìn)而使兩種分子之間產(chǎn)生吸引力或使吸引力增強(qiáng)，這種吸引力稱為誘導(dǎo)力。原子核和電子總是在不停地運(yùn)動(dòng)，因此即使是非極性分子，其正電荷重心與負(fù)電荷重心也會(huì)發(fā)生瞬間不重合；當(dāng)分子相互靠近時(shí)，分子之間會(huì)產(chǎn)生靜電吸引力，這種靜電吸引力叫作色散力。分子越大，分子內(nèi)的電子越多，分子越容易變形，色散力就越大。除了極性特別強(qiáng)的極性分子間的范德華力以取向力為主以外，其他分子之間的范德華力往往以色散力為主。范德華力的成因范德華力與物質(zhì)性質(zhì)閱讀教材，分析問題(1)范德華力有哪些形成原因？(2)取向力、誘導(dǎo)力、色散力如何形成？它們各自所對(duì)應(yīng)的分子類型是什么？(3)從范德華力的成因等角度怎么樣來解釋鹵素單質(zhì)熔、沸點(diǎn)變化的原因？范德華力可以分為三種作用力：誘導(dǎo)力、色散力和取向力范德華力與物質(zhì)性質(zhì)取向力：極性分子與極性分子之間的固有偶極之間的靜電引力。誘導(dǎo)力：在極性分子的固有偶極誘導(dǎo)下，臨近它的分子會(huì)產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極，分子間的誘導(dǎo)偶極與固有偶極之間的電性引力子。色散力：任何一個(gè)分子，由于電子的不斷運(yùn)動(dòng)和原子核的不斷振動(dòng)，常發(fā)生電子云和原子核之間的瞬時(shí)相對(duì)位移，從而產(chǎn)生瞬時(shí)偶極。分子靠瞬時(shí)偶極而相互吸引，這種力稱為色散力。極性分子與極性分子之間，取向力、誘導(dǎo)力、色散力都存在；極性分子與非極性分子之間，則存在誘導(dǎo)力和色散力；非極性分子與非極性分子之間，則只存在色散力。范德華力與物質(zhì)性質(zhì)(3)鹵素單質(zhì)分子間最主要的作用力是色散力，與分子大小成正比，因此鹵族元素構(gòu)成的單質(zhì)的熔沸點(diǎn)從上到下逐漸升高。F、Cl、Br、I原子半徑越來越大，F(xiàn)2、Cl2、Br2、I2分子也越來越大，分子越大，分子內(nèi)的電子越多，分子越容易變形，色散力就越大。閱讀教材，分析問題(1)范德華力有哪些形成原因？(2)取向力、誘導(dǎo)力、色散力如何形成？它們各自所對(duì)應(yīng)的分子類型是什么？(3)從范德華力的成因等角度怎么樣來解釋鹵素單質(zhì)熔、沸點(diǎn)變化的原因？化學(xué)鍵與范德華力的比較化學(xué)鍵范德華力概念分子內(nèi)相鄰的原子間強(qiáng)烈的相互作用把分子聚集在一起的作用力存在分子內(nèi)(或晶體內(nèi))原子或離子間分子間(近距離)強(qiáng)弱較強(qiáng)比化學(xué)鍵弱得多對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響影響化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)主要影響物理性質(zhì)2.對(duì)范德華力存在的理解(1)離子化合物中只存在化學(xué)鍵，不存在范德華力。(2)范德華力只存在于由共價(jià)鍵形成的多數(shù)共價(jià)化合物和絕大多數(shù)非金屬單質(zhì)分子之間及稀有氣體分子之間。但像二氧化硅、金剛石等由供價(jià)鍵形成的物質(zhì)的微粒之間不存在范德華力。范德華力與物質(zhì)性質(zhì)1.范德華力的概念：范德華力是分子之間普遍存在的一種相互作用力，它使許多物質(zhì)能以一定的凝聚態(tài)(固態(tài)和液態(tài))存在。課堂小結(jié)2.范德華力的特征：①范德華力廣泛存在于分子之間，但只有分子間充分接近時(shí)才有分子間的相互作用力。②范德華力很弱，比化學(xué)鍵的鍵能小1～2個(gè)數(shù)量級(jí)，其強(qiáng)度一般是2~20kJ/mol。③范德華力的實(shí)質(zhì)也是電性作用，沒有方向性和飽和性。3.影響范德華力的因素①一般地，組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大。如范德華力：F2＜Cl2＜Br2＜I2；HCl＜HBr＜HI；He＜Ne＜Ar。②相對(duì)分子質(zhì)量相同或相近時(shí)，分子的極性越大，范德華力越大。如CO為極性分子，N2為非極性分子，范德華力：CO＞N2。③分子組成相同但結(jié)構(gòu)不同的物質(zhì)（