分子間作用力及分子的手性 課件 【知識(shí)梳理+點(diǎn)播拓展】高二化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

1.認(rèn)識(shí)分子間存在相互作用，知道范德華力和氫鍵是兩種常見的分子間作用力。2.了解分子內(nèi)氫鍵和分子內(nèi)氫鍵在自然界中的廣泛存在及重要作用。3.結(jié)合實(shí)例初步認(rèn)識(shí)分子的手性對(duì)其性質(zhì)的影響。第三節(jié)分子結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的性質(zhì)第二課時(shí)分子間作用力手性分子第二章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.降溫加壓時(shí)氣體會(huì)液化，降溫時(shí)液體會(huì)凝固，這些事實(shí)說明了什么。2.為什么水較容易氣化（100℃）而水卻很難分解（1000℃也僅有極少量分解）？3.Cl2、Br2、I2都是第ⅦA族元素的單質(zhì)，它們的組成和化學(xué)性質(zhì)相似,你能解釋常溫下它們的狀態(tài)分別為氣體、液體、固體的原因嗎?回顧與思考分子間相互作用比共價(jià)鍵弱得多。構(gòu)成物質(zhì)的分子間有相互作用。同類物質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間相互作用力越大，熔沸點(diǎn)越高。學(xué)習(xí)任務(wù)二、分子間的作用力1.范德華力及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響把分子聚集在一起的作用力,叫分子間作用力。(1)什么是范德華力？(2)范德華力的強(qiáng)弱怎樣？范德華力不是化學(xué)鍵,范德華力很弱,比化學(xué)鍵能約小1-2數(shù)量級(jí)。分子HClHBrHI范德華力(kJ/mol)21.1423.1126.00共價(jià)鍵鍵能(kJ/mol)431.8366298.7分子相對(duì)分子質(zhì)量分子的極性熔點(diǎn)/℃沸點(diǎn)/℃CO28極性-205.05-191.49N228非極性-210.00-195.81①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，熔、沸點(diǎn)越高。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，熔、沸點(diǎn)越高。(3)影響范德華力有哪些因素？分子ArCOHIHBrHCl范德華力(kJ/mol)8.508.7526.0023.1121.14(4)范德華力有什么特點(diǎn)？①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沒有飽和性和方向性，只要分子周圍空間允許，總是盡可能多的吸引其他分子。③范德華力主要影響物理性質(zhì)熔點(diǎn)、沸點(diǎn)，溶解性等(化學(xué)鍵主要影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì))。

怎么解釋鹵素單質(zhì)從F2~I2的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)越來越高？思考與討論單質(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從F2~I2組成和結(jié)構(gòu)相似，相對(duì)分子質(zhì)量漸大，所以分子間范德華力漸大，導(dǎo)致熔、沸點(diǎn)漸高。

壁虎與范德華力壁虎為什么能在天花板上爬行自如？這曾是一個(gè)困擾科學(xué)家一百多年的謎。用電子顯微鏡可觀察到，壁虎的四足覆蓋著幾十萬條纖細(xì)的由角蛋白構(gòu)成的納米級(jí)尺寸的毛。壁虎的足有多大吸力？實(shí)驗(yàn)證明，如果在一個(gè)分幣的面積上布滿100萬條壁虎足的細(xì)毛，可以吊起約20kg

物體。近年來，有人用計(jì)算機(jī)模擬，證明壁虎的足與墻體之間的作用力在本質(zhì)上是它的細(xì)毛與墻體之間的范德華力。百年之謎終于破解。這告訴我們，計(jì)算機(jī)模擬成為科學(xué)研究的新工具，是21世紀(jì)科學(xué)發(fā)展的新動(dòng)向。后來有人仿照壁虎的足的結(jié)構(gòu)，制作了一種新型的黏著材料（如圖2-24)?？茖W(xué)?技術(shù)?社會(huì)圖2－24壁虎細(xì)毛的仿生膠帶氫鍵是一種特殊的分子間作用力，它是由已經(jīng)與電負(fù)性很強(qiáng)的原子形成共價(jià)鍵的氫原子與另一分子中電負(fù)性很強(qiáng)的原子(N、O、F)之間的作用力。2.氫鍵及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)什么是氫鍵？(X、Y為N、O、F，“－”表示共價(jià)鍵，“···”表示形成的氫鍵)(3)氫鍵的形成條件有哪些？(2)怎么表示氫鍵？F—H···F—X－H

···Y－δ+δ-δ-圖2-25常見氫鍵的類型如：①必須有與電負(fù)性很強(qiáng)的原子(如F,O,N)相連的H。②分子中必須有原子半徑小、帶孤電子對(duì)的電負(fù)性很強(qiáng)的原子(如F,O,N)存在。(3)氫鍵有什么特征：飽和性、方向性(4)氫鍵哪些類型：屬于分子間作用力①分子間氫鍵：分子間氫鍵存在于如HF、H2O、NH3

、C2H5OH、CH3COOH等同種分子之間，也存在于它們相互之間。分子間的氫鍵②分子內(nèi)氫鍵：不屬于化學(xué)鍵，不屬于分子間作用力。這里的氫鍵屬于官能團(tuán)之間的作用力。鄰羥基苯甲醛和對(duì)羥基苯甲醛官能團(tuán)完全一樣，互為同分異構(gòu)體，為什么它們的熔點(diǎn)相差那么大？問題與思考(5)氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的有何影響：①氫鍵對(duì)物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的影響

ⅰ.互為同分異構(gòu)體的物質(zhì)，能形成分子內(nèi)氫鍵的，其熔沸點(diǎn)比能形成分子間氫鍵的物質(zhì)的低。如鄰羥基苯甲醛能形成分子內(nèi)氫鍵，而對(duì)羥基苯甲醛能形成分子間氫鍵，所以對(duì)羥基苯甲醛的熔沸點(diǎn)高于鄰羥基苯甲醛的熔、沸點(diǎn)。分子內(nèi)氫鍵分子間氫鍵鄰羥基苯甲醛(熔點(diǎn)-7℃)OHCHO對(duì)羥基苯甲醛(熔點(diǎn)115℃)OHCHO對(duì)于同一主族非金屬元素的氫化物而言，從上到下，相對(duì)分子質(zhì)量逐漸增大，熔沸點(diǎn)應(yīng)逐漸升高。而HF、H2O、NH3卻出現(xiàn)反常，為什么？

ⅱ.

VA～VIIA族元素的氫化物中，NH3、H2O和HF的熔沸點(diǎn)比同主族相鄰元素氫化物的熔、沸點(diǎn)高，這種反?，F(xiàn)象是由于它們各自的分子間形成了氫鍵。-150-125-100-75-50-2502550751002345××××CH4SiH4GeH4SnH4NH3PH3AsH3SbH3HFHClHBrHIH2OH2SH2SeH2Te沸點(diǎn)/℃周期一些氫化物的沸點(diǎn)問題與思考問題與思考為什么冰會(huì)浮在水面？裝滿水的玻璃瓶為什么結(jié)冰后會(huì)被撐破？0℃的冰時(shí)密度(g/ml)在4℃的水時(shí)密度(g/ml)0.921.00②氫鍵影響物質(zhì)的密度冰的結(jié)構(gòu)常溫下液態(tài)水中除了含有簡單H2O外，還含有通過氫鍵聯(lián)系在一起的締合分子(H2O)2、(H2O)3…(H2O)n等。一個(gè)水分子的氧原子與另一個(gè)水分子的氫原子沿該氧原子的一個(gè)sp3雜化軌道的方向形成氫鍵，因此當(dāng)所有H2O全部締合——結(jié)冰后，所有的H2O按一定的方向全部形成了氫鍵，成為晶體，因此在冰的結(jié)構(gòu)中形成許多空隙，體積膨脹，密度減小。故冰的體積大于等質(zhì)量的水的體積，冰的密度小于水的密度。③氫鍵影響物質(zhì)的溶解性為什么氨氣極易溶于水，乙醇能與水任意比互溶？問題與思考NHHHOHH···OHH···OC2H5HNH3分子與H2O分子間、乙醇分子與H2O分子間都能形成氫鍵，且都是極性分子，所以NH3極易溶于水，

乙醇與H2O能相互溶解。鍵長資料卡片表2-9某些氫鍵的鍵能和鍵長氫鍵X－H···Y鍵能/(KJ/mol)鍵長/pm代表性例子F－H···F28.1255(HF)nO－H···O18.8276冰O－H···O25.9266甲醇、乙醇N－H···F20.9268NH4FN－H···O20.9286CH3CONH2N－H···N5.4338NH3*氫鍵鍵長一定義為A－H···B的長度，而不是H···B的長度。

生物大分子中的氫鍵生命體中許多大分也存在氫鍵(如圖2-28)，而且對(duì)生命物質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)和生物活動(dòng)具有重要的意義。例如，氫鍵是蛋白質(zhì)具有生物活性的高級(jí)結(jié)構(gòu)的重要原因，DNA雙螺旋的兩個(gè)螺旋鏈也正是通過氫鍵相互結(jié)合的（如圖2-29)。科學(xué)?技術(shù)?社會(huì)

3.物質(zhì)的溶解性有什么規(guī)律物質(zhì)相互溶解的性質(zhì)十分復(fù)雜，受許多因素影響。(1)影響物質(zhì)溶解性的外界因素：①固體：主要因素為溫度，溫度升高，大部分固體溶解度增加。②氣體：主要因素為溫度和壓強(qiáng)，溫度升高，溶解度減?。粔簭?qiáng)增大，溶解度增大。溶劑溶質(zhì)蔗糖氨氣萘碘水四氯化碳極性非極性非極性極性極性非極性易溶易溶難溶難溶難溶難溶易溶易溶觀察與思考觀察并分析下列表格，你能得出什么結(jié)論？結(jié)構(gòu)相似相互溶解①相似相溶原理：非極性溶質(zhì)一般能溶于非極性溶劑，極性溶質(zhì)一般能溶于極性溶劑(2)影響物質(zhì)溶解性的結(jié)構(gòu)因素有哪些ⅰ.極性相似：ⅱ.結(jié)構(gòu)相似：分子結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)一般能相互溶解。如：乙醇CH3CH2OH分子中的－OH與水分子的－OH相近，因而能互溶；而戊醇CH3CH2CH2CH2CH2OH中的烴基較大，其中的－OH跟水分子的－OH相似因素小得多了，因而它大水中的溶解度明顯減小。②氫鍵的作用：當(dāng)溶質(zhì)分子和溶劑分子間能形成氫鍵時(shí)，溶質(zhì)在該溶劑中溶解度更大。如：甲醇CH3OH因是極性分子，且能與水分間形成氫鍵，因而能與水以任意比例互溶。(3)溶質(zhì)與溶劑發(fā)生反應(yīng)：當(dāng)溶質(zhì)和溶劑間能發(fā)生反應(yīng)時(shí)，溶解度更大。如常溫常壓下，氨氣以1:700溶于水、二氧化硫以1:40溶于水。氨分子有極性與水分子形成氫鍵，還能與水反應(yīng)，所以極易溶于水。NH3+H2ONH3?H2O二氧化硫分子有極性且能與水反應(yīng)，所以也極易溶于水。SO2+H2OH2SO3圖2-30相似相溶—水和甲醇的相互溶解(虛線表示氫鍵)(1)比較NH3

和CH4

在水中的溶解度。怎樣用“相似相溶”規(guī)律理解它們的溶解度不同？(2)為什么在日常生活中用有機(jī)溶劑（如乙酸乙酯等）溶解油漆而不用水？(3)在一個(gè)小試管里放入一小粒碘晶體，加入約5mL蒸餾水，觀察碘在水中的、溶解性（若有不溶的碘，可將碘水溶液傾倒在另一個(gè)試管里繼續(xù)下面的實(shí)驗(yàn)）。在碘水溶液中加入約1mL

四氯化碳(CCl4)，振蕩試管，觀察碘被四氯化碳萃取，形成紫紅色的碘的四氯化碳溶液。再向試管里加入1mL

濃碘化鉀(

KI)水溶液，振蕩試管，溶液紫色變淺。這是由于在水溶液里可發(fā)生如下反應(yīng)：

I2＋I(xiàn)-=I3-。實(shí)驗(yàn)表明碘在純水還是在四氯化碳中溶解性較好？為什么？思考與討論氨氣極易溶于水，甲烷難溶于水。甲烷是非極性分子，難溶于分子是極性的水中；而氨分子是極性的，且能與水分形成氫鍵，因“相似相溶”及與水反應(yīng)，所以極易溶于水。根據(jù)相似相溶原理，油漆分子是非極性的易溶于非極性的有機(jī)溶劑，難溶于極性的水。圖2-31碘在水和四氯化碳中的溶解性碘在四氯化碳中的溶解性較好。非極性的碘易溶于非極性的四氯化碳中。

表2-10氣體溶解度(氣體的壓強(qiáng)為1.01×105

Pa，溫度為293K，在100g水中的溶解度)資料卡片氣體溶解度(g)氣體溶解度(g)乙炔0.117乙烯0.0149氨氣52.9氫氣0.00016二氧化碳0.169甲烷0.0023一氧化碳0.0028氮?dú)?.0019氯氣0.729氧氣0.0043乙烷0.0062二氧化硫11.28相似相溶、形成氫鍵、反應(yīng)反應(yīng)相似相溶、反應(yīng)

C氟化氫分只能形成一個(gè)氫鍵，而水分子能形成兩個(gè)氫鍵，更穩(wěn)定，所以沸點(diǎn)高。學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)：觀察下圖，左圖與右圖是什么關(guān)系，它們能在空間里重合嗎？思考與討論左右手互為鏡像左右手不能疊合左右兩分了互為鏡像180°180°左右兩分子互為鏡像能疊合不能疊合3.什么是手性分子？有手性異構(gòu)體的分子。兩個(gè)互為鏡像的手性分子4.什么是手性碳原子？

當(dāng)碳原子結(jié)合的四個(gè)原子或原子團(tuán)各不相同時(shí)，該碳原子是手性碳原子(判斷方法)。手性碳原子***2.下列分子中指定的碳原子（用*標(biāo)記）不屬于手性碳原子的是()B.丙氨酸C.葡萄糖D.甘油醛A.蘋果酸HOOC—CH2—CHOH—COOH*CH3—CH—COOHNH2—*CH2—CH—CH—CH—CH—CHOOH——OH—OH—OHOH—*CH2OH—CHOHCHO—*A學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)：5.手性分子有什么應(yīng)用？手性分子在生命科學(xué)和藥物生產(chǎn)方面有廣泛的應(yīng)用。

①現(xiàn)今使用的藥物中手性藥物超過50%。開發(fā)和利用有效的單一手性的藥物，具有十分廣闊的市場(chǎng)前景和巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

②2001年，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予三位用手性催化劑生產(chǎn)手性藥物的化學(xué)家。用他們的合成方法，可以只得到一種或者主要只得到一種手性分子，不得到或者基本上不得到它的手性異構(gòu)分子，這種獨(dú)特的合成方法稱為手性合成。手性合成的藥物生產(chǎn)造福人類并帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。1.什么是