化學選修第二章第三節(jié)分子的性質

化學選修第二章第三節(jié)分子的性質第1頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月非極性鍵:共用電子對無偏向（電荷分布均勻）如: H2(H-H)Cl2(Cl-Cl)N2(NN)極性鍵：共用電子對有偏向（電荷分布不均勻）共用電子對不偏向或有偏向是由什么因素引起的呢?如: HCl(H-Cl) H2O(H-O-H)復習由于元素的電負性。同種元素，電負性相同——非極性鍵不同元素，電負性不同——極性鍵第2頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月極性向量拓展——極性的表示方法電負性：2.1 3.0H—Cl極性向量可形象地描述極性鍵的電荷分布情況，極性向量指向的一端，說明該處負電荷更為集中。非極性鍵無極性向量，說明在非極性鍵里，正負電荷的中心是重合的。第3頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月以共價鍵結合的分子也有極性、非極性之分。分子的極性又是根據什么來判定呢？分子的極性要對分子極性進行判斷，也可用極性向量。極性向量的矢量和指向的一端，說明該處負電荷更為集中，為極性分子。若矢量和為零，為非極性分子。非極性分子電荷分布均勻、對稱的分子或者：正電荷中心與負電荷中心重合極性分子電荷分布不均勻、不對稱的分子或者：正電荷中心與負電荷中心不重合第4頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月HCl共用電子對HClHCl分子中，共用電子對偏向Cl原子，為極性鍵∴Cl原子一端相對地顯負電性，H原子一端相對地顯正電性，極性向量矢量和指向Cl原子，使整個分子的電荷分布不均勻∴HCl為極性分子δ+δ-以極性鍵結合的雙原子分子為極性分子第5頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月共用電子對Cl2分子中，共用電子對不偏向，為非極性鍵極性向量矢量和為零，電荷分布均勻，為非極性分子以非極性鍵結合的雙原子分子均為非極性分子ClClClCl第6頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月以非極性鍵結合的雙原子分子為非極性分子如：H2、O2、N2等等。小結以極性鍵結合的雙原子分子為極性分子如：HCl、CO等等。以極性鍵結合的多原子分子呢？第7頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月CO2C=O鍵是極性鍵，C呈正電性，O呈負電性根據VSEPR理論，可得出CO2是直線型分子，兩個C=O鍵對稱排列，兩鍵的極性向量的矢量和為零，意味著鍵的極性互相抵消∴整個分子沒有極性，電荷分布均勻，因此CO2是非極性分子180oOOCδ+δ-δ-第8頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月HOH104.5oH2OO-H鍵是極性鍵，H呈正電性，O呈負電性由VSEPR理論可推知，水分子是V型，兩個O-H鍵的極性向量矢量和不為零，說明鍵的極性不能抵消。分子中氧原子是負電荷中心所在，兩個氫原子的連線中點是正電荷中心所在?！嗾麄€分子電荷分布不均勻，水是極性分子δ-δ+δ+第9頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月BF3NH3N—H鍵為極性鍵，N呈負電性NH3為三角錐形分子，鍵的極性不能抵消，氮原子為分子的負電荷中心所在，三個氫原子的三角形中心是分子的正電荷中心所在?！嗾麄€分子電荷分布不均勻，NH3是極性分子120oB—F鍵為極性鍵，F(xiàn)呈負電性BF3為平面三角形分子，是高度對稱的結構，鍵的極性可相互抵消?！嗾麄€分子電荷分布均勻，BF3是非極性分子107o18'

F合δ+δ-δ+δ+δ+δ-δ-δ-第10頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月小結以極性鍵結合的多原子分子，判斷分子的極性，一定要結合分子的立體構型來看。方法之一：在分子的立體模型上做“受力分析”，看“合力”是否為零。方法之二：對于ABn型分子，當其空間構型是高度對稱的結構時，分子的正負電荷中心能夠重合，故為非極性分子（如CO2、BF3、CH4等等）；當分子的空間構型不是高度對稱結構，例如只有對稱軸而無對稱中心時，為極性分子（如H2O、SO2、NH3等等）。第11頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月共價鍵極性鍵非極性鍵空間不對稱極性分子雙原子分子：HCl、NO、COV型分子：H2O、H2S、SO2三角錐形分子：NH3、PH3非正四面體：CHCl3

特別地：H2O2、O3非極性分子單質分子：Cl2、N2、P4、O2直線形分子：CO2、CS2、C2H2正三角形：SO3、BF3平面形：苯、乙烯正四面體：CH4、CCl4、SiF4空間對稱第12頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月如圖所示：讓蒸餾水通過酸式滴定管如線狀慢慢流下，把摩擦帶電的玻璃棒靠近水流，發(fā)現(xiàn)水流的方向發(fā)生偏轉。問：這個現(xiàn)象說明了水分子的什么性質？第13頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月因為水分子具有極性，當水分子處于一種高頻變換的磁場中的時候，水分子的兩極（正、負電荷中心）就會相應快速改變方向和變換位置微波爐就是根據這一道理而誕生的新一代烹飪家用電器。微波爐原理是由一種電子真空管--磁控管，產生2450MHz的超短波電磁波，被食物吸收，引起食物內的極性分子(如水、脂肪、蛋白質、糖等)以每秒24.5億次的極高速振動。并由振動所引起的摩擦使食物內部產生高熱將食物烹熟。第14頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)分子的性質（第二課時）第二章分子結構與性質第15頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月復習構成物質的微粒之間有什么作用力呢？1.共價化合物：由兩個或兩個以上的不同元素的原子構成，原子之間有共價鍵相互連接；如果原子按一定的結合方式形成分子，則分子之間有分子間作用力；而有些共價化合物不形成分子，例如SiO2，只有Si—O鍵，沒有分子間作用力第16頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月復習構成物質的微粒之間有什么作用力呢？2.離子化合物：由陽離子與陰離子構成，離子之間有離子鍵，沒有分子這一概念，因此不存在分子間作用力。NaClCaF2第17頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月復習構成物質的微粒之間有什么作用力呢？3.金屬單質：由金屬陽離子與自由電子構成，有金屬鍵進行聯(lián)系，無分子的概念，因此也不存在分子間作用力第18頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月復習構成物質的微粒之間有什么作用力呢？4.非金屬單質：有的非金屬單質，內部只有共價鍵，不存在分子，例如金剛石（C）；有的非金屬單質，原子之間靠共價鍵連接，并形成分子，分子之間有分子間作用力，如C60。第19頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月分子間作用力哪些物質的微粒存在分子間作用力呢？大多數(shù)共價化合物，例如：CO2、H2SO4、AlCl3、各種有機化合物等等；大多數(shù)非金屬單質，例如：H2、P4、S8、C60、各種稀有氣體（例如Ar、Kr），等等離子化合物，例如：NH4Cl、Al2O3、KF，等等；金屬單質，例如：Cu、Fe、Na，等等；某些共價化合物，如SiO2；某些非金屬單質，如金剛石、晶體硅，等等第20頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月分子間作用力范德華力屬于分子間作用力的一種，本質是一種分子之間的靜電作用。它等同于狹義上的分子間作用力。廣泛存在于各種分子之間。它的力量比化學鍵的鍵能要小很多！因此它不能影響分子的化學性質，只能影響物質的物理性質（如熔沸點等）。相對分子質量越大，或分子的極性越大，均可使F范越大第21頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月分子間作用力第22頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月分子間作用力范德華力是怎樣影響分子的物理性質（如熔沸點）的？固體→液體→氣體的過程，熵值增大，分子間的距離不斷被拉開，這個過程是分子吸收外界能量，克服范德華力某分子的范德華力如果越大，克服它就需要吸收外界更多的能量，因此只有外界溫度較高時，分子才能順利克服范德華力，實現(xiàn)固體→液體→氣體的三態(tài)變化范德華力越大，則分子的熔沸點越高（與化學性質無關）第23頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月總結判斷分子的熔沸點高低的方法相對分子質量（越大）→范德華力（越大）→熔沸點（越高）如果兩物質的相對分子質量相近，則看分子的極性。分子的極性（越大）→范德華力（越大）→熔沸點（越高）

例：將下列物質按熔沸點由高到低的順序排列：D2O_____H2O I2_____Br2 CO_____N2 CH4_____SiH4>>><101.4℃100℃184.35℃58.76℃-190℃-195.8℃-161.5℃-111.9℃第24頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月分子間作用力另一種特殊的分子間作用力水的相對分子質量為18，比同族H2S的相對分子質量34要小，為什么水的沸點為100℃，高于H2S的沸點-60.4℃？為什么水在結冰時，體積會膨脹？說明水分子間存在一種比范德華力的力量更強的一種分子間作用力：氫鍵第25頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月分子間作用力另一種特殊的分子間作用力——氫鍵本質：分子間作用力！比范德華力的力量要大，比化學鍵的力量要小，因此氫鍵只能影響物理性質（如熔沸點高低）。形成條件：分子中一定要有N、O、F這三種原子中的一種，或者含有N—H鍵、O—H鍵、F—H鍵中的一種。第26頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月分子間作用力另一種特殊的分子間作用力——氫鍵形成原理：當H原子與N、O、F這三種原子中的一種原子形成共價鍵時，由于N、O、F的電負性很大，將共用電子對強烈地吸引過來，而使H原子帶有較高的正電性（δ+）。此時，H原子與另一分子中的N、O、F（δ—）便存在了一種靜電作用。這就是氫鍵。表示方法：A—H···B—（A、B均為N、O、F中的一種）第27頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月冰晶體中水分子間的氫鍵第28頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月液態(tài)HF中的分子間的氫鍵，表示為F—H···F。是所有氫鍵種類中能量最大，最為牢固的氫鍵。這一方面能使HF的沸點（19.54°C），在VIIA族元素的氫化物中位列最高；另一方面，可以解釋通過測定相對分子質量的實驗，發(fā)現(xiàn)實測的HF分子量比我們已知的分子量要大的原因：也是因為氫鍵使HF相互締合，形成(HF)n

這種締合分子。第29頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月你知道在氨水中，存在哪些種類的分子間的氫鍵嗎？有NH3·H2O、H2O、NH3三種分子，NH4+、OH—、H+三種離子第30頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月給出下列物質的沸點數(shù)據，請你解釋其中原因甲醇：64.7℃

甲醛：-19.5℃

甲烷：-161.5℃甲醇分子中有官能團”羥基”—OH，分子間形成O—H···O氫鍵，這便增強了分子間作用力的大小，使醇類物質的熔沸點往往較高。第31頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月給出下列物質的沸點數(shù)據，請你解釋其中原因甲醇：64.7℃

甲醛：-19.5℃

甲烷：-161.5℃甲醛分子中不含—OH，H與C相連，分子間不能形成氫鍵，分子間作用力比同碳數(shù)的醇類要小，使醛類物質的熔沸點往往較低。但其分子為極性分子，分子量也比甲烷大，說明它的范德華力較同碳數(shù)的烷烴大，最終它的沸點介于醇類與烴類之間。第32頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月也有分子內形成氫鍵的情況。特點：一旦分子內氫鍵形成，分子間氫鍵就無法形成了。這就反而降低了分子的沸點。第33頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA雙螺旋正是通過氫鍵使堿基對相互配對。另外，蛋白質的二級結構、三級結構也均與氫鍵有關。第34頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月分子間作用力范德華力與氫鍵的對比范德華力各種分子中均有與分子量、分子極性有關無方向性、飽和性力量很微弱，只與熔沸點等物理性質有關氫鍵有N—H、O—H、F—H鍵的分子才有氫鍵分子間氫鍵與分子內氫鍵兩種，二者效果相反，前者升高，后者降低有方向性、飽和性力量比范德華力稍大，但也只與熔沸點等物理性質有關第35頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)分子的性質（第三課時）第二章分子結構與性質第36頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月溶解度的影響因素外因：溫度、壓強例如：大多數(shù)鹽類物質在水中的溶解度，隨溫度上升而逐漸增大；大多數(shù)氣體物質在水中的溶解度，隨溫度上升而逐漸減小；大多數(shù)氣體物質在水中的溶解度，隨壓強上升而逐漸增大；分子的性質——溶解性第37頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月溶解度的影響因素內因：物質自身的結構（1）相似相溶的規(guī)律“凡是分子結構相似的物質，都是易于互相溶解的。”這是從大量事實總結出來的一條規(guī)律，叫做相似相溶原理。它包含兩條要素：分子的極性：相似相溶原理可以理解為“極性分子易溶于極性溶劑中，非極性分子易溶于非極性溶劑中“。分子的性質——溶解性第38頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月分子的性質——溶解性閱讀下面一段文字，并解釋其中原因第39頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月溶解度的影響因素內因：物質自身的結構（1）相似相溶的規(guī)律它包含兩條要素：分子的結構特點：兩個分子在結構上相似的因素越多，相互溶解的可能性越大。分子的性質——溶解性第40頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月甲醇與異戊醇同為極性分子，你認為哪一個在水中的溶解度更大？甲醇中的—OH在分子結構中占有較大比重，與水分子中的—OH相近；異戊醇中的烴基太龐大，而—OH在分子結構中所占比重較小，與水分子中的—OH相似程度也較小。因此：甲醇可與水以任意比混溶，而異戊醇在4℃時的溶解度僅有2g/100ml。第41頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月連線題分子的性質——溶解性Br2、I2（非極性分子）有機顏料、有機涂料NaCl、NH4NO3、KI3等離子化合物HCl、H2SO4、NH3等強極性分子溶質溶劑CCl4（非極性溶劑）苯（C6H6）（非極性溶劑）乙酸乙酯（弱極性溶劑）H2O（強極性溶劑）第42頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月溶解度的影響因素內因：物質自身的結構（2）溶質與溶劑之間的氫鍵若溶質分子與溶劑分子之間形成了氫鍵，則溶解性有一定提升。（3）溶質與溶劑之間的化學反應若溶質分子與溶劑分子之間有化學反應，則溶解性也有一定提升。如CO2、SO3等等。分子的性質——溶解性第43頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月思考題1:為什么NH3極易溶解于水？NH3與H2O同為極性分子，相似相溶；NH3可與H2O形成分子間氫鍵；NH3可與H2O發(fā)生化學反應，生成一水合氨思考題2:你覺得西紅柿怎樣吃最有營養(yǎng)？生吃or炒雞蛋？炒著吃！番茄紅素是脂溶性的營養(yǎng)物質，生吃不易被人體吸收思考題3:你知道“美酒加咖啡”有什么嚴重后果嗎？酒精促進了咖啡因的吸收，過量咖啡因對大腦有嚴重的損害。第44頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月分子的性質——手性你認為這兩個氨基酸分子是完全相同的兩個分子嗎？第45頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月分子的性質——手性如果兩個分子如同左手和右手一樣，互為鏡像而無法疊合，我們把這兩個分子互稱為“手性異構體”。第46頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月分子的性質——手性請觀察，哪兩個分子是手性異構體？哪兩個分子實際上是完全相同的分子？你從中發(fā)現(xiàn)了手性分子的形成原因了嗎？分子的手性通常是由不對稱碳引起，即一個sp3雜化的碳原子連接的四個基團全不相同。√×第47頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月分子的性質——手性互為手性異構體的兩個分子，物理性質有一條主要的不同點——旋光性不同，而化學性質基本相同。第48頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月第49頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月分子的性質——手性

構成生命的重要物質——氨基酸分子也有左旋型和右旋型兩種手性異構體。地球上沒有右旋氨基酸構成的生命。請你猜猜這可能是因為什么原因？如果我們吃下了右旋氨基酸構成的蛋白質，會有什么后果？假如有一天你遇見了右旋氨基酸構成的外星人，為了表示作為地球人的友好態(tài)度，你打算怎么招待（他/她/它）？第50頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月分子的性質——手性應用：在手性藥物未被人們認識以前，歐洲一些醫(yī)生曾給孕婦服用沒有經過分離的手性分子藥物作為鎮(zhèn)痛藥或止咳藥，很多孕婦服用后，生出了無頭或缺腿的先天畸形兒，有的胎兒沒有胳膊，手長在肩膀上，模樣非常恐怖。僅僅4年時間，世界范圍內誕生了1.2萬多名畸形的"海豹嬰兒"。這就是被稱為"反應停"的慘劇。后來經過研究發(fā)現(xiàn)，反應停的R型有鎮(zhèn)靜作用，但是S型異構體對胚胎有很強的致畸作用。正是有了60年代的這個教訓，所以藥物在研制成功后，都要經過嚴格的生物活性和毒性試驗，以避免其中所含的另一種手性分子對人體的危害。第51頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月分子的性質——手性

在化學合成中，這兩種分子出現(xiàn)的比例是相等的，所以對于醫(yī)藥公司來說，他們每生產一公斤藥物，還要費盡周折，把另一半分離出來。如果無法為它們找到使用價值的話，它們就只能是廢物。在環(huán)境保護法規(guī)日益嚴厲的時代，這些廢品也不能被隨意處置，考慮到可能對公眾健康產生的危害，這些工業(yè)垃圾的處理也是一筆不小的開支。因此，醫(yī)藥公司急切地尋找一種方法來解決這個問題，比如，他想要左旋分子，那么他就得想辦法把另一半右旋分子轉化成左旋分子。如今，這個令人頭痛的問題已經得到了解決。科學家用一種叫做"不對稱催化合成"的方法解決了這一問題。這個方法可以廣泛地應用于制藥、香精和甜味劑等化學行業(yè)，給工業(yè)生產一下子帶來了巨大的好處，這項研究也獲得了2001年度的諾貝爾化學獎。毫無疑問，這個成果具有重要意義。第52頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月科學史話：化學史上十大最美實驗(2003)化學....是什么？當你把化學(Chemistry)的單詞拆開，不難發(fā)現(xiàn)：[Chemistry化學就是動手]。化學的發(fā)展及樂趣亦在于其或美麗紛繁或美妙絕倫或難以置信的實驗。在化學史上有許許多多精美絕倫的實驗，美國的[化學與工程新知(ChemicalandEngineeringNews)]在2003年，邀請眾多化學家和歷史學家共同票選出十大最美麗實驗，條列于下。“我不夠資格來評定近五百年來的化學實驗，以當時的眼光判定是否簡單、優(yōu)雅。但是我認為一個實驗如果『美』，那它應當對今日人類有深遠影響?！薄绹瘜W傳統(tǒng)基金會會長沙克雷第53頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月化學史上十大最美實驗(2003)1十九世紀中葉，巴斯德（Pasteur）在顯微鏡下手工分離右旋和左旋酒石酸鹽(1848)。這是人類歷史上第一次成功地人工分離光學異構體，并且是通過如此具有藝術性的方式。是科學的美學意義的絕佳體現(xiàn)。巴斯德的工作，就是簡單與和諧在科學上的代名詞。他的假設，即分子的不對稱性是生命的機理之一，至今仍是關于生命起源的一個重要推斷，而這個推斷，卻只是從這個十九世紀中期的一個如此簡單的實驗得出的，這不能不讓人驚嘆。第54頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月化學史上十大最美實驗(2003)2安托萬-洛朗·德·拉瓦錫(AntoineLavoisier)著名的鐘罩實驗，拉瓦錫第一次提出了氧化和燃燒學說(1775)第55頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月化學史上十大最美實驗(2003)3赫爾曼·埃米爾·費歇爾(HermannEmilFischer)測定葡萄糖的結構式，提出葡萄糖中有四個手性碳原子，提出費歇爾投影式。(1890)第56頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月化學史上十大最美實驗(2003)4漢弗萊·戴維(HumphryDavy)電解發(fā)現(xiàn)了堿金屬和堿土金屬元素(1807~1808)第57頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月化學史上十大最美實驗(2003)5威廉·亨利·珀金（WilliamHenryPerkin）發(fā)明了苯胺紫染料，這是世界上最早的合成染料。(1856)第58頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月化學史上十大最美實驗(2003)6古斯塔夫·羅伯特·基爾霍夫(GustavRobertKirchhoff)和羅伯特·威廉·本生(RobertWilhelmBunsen)證明金屬鹽類在火焰中加熱，釋放出的光譜具有該元素特征(1859)第59頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月化學史上十大最美實驗(2003)7約瑟夫·普利斯特利(JosephPriestley)加熱氧化汞并發(fā)現(xiàn)氧氣(1774)第60頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月化學史上十大最美實驗(2003)8尼爾·巴特萊特(NeilBartlett)利用六氟化鉑合成六氟化鉑氙，證明了稀有氣體也可以有化合物，從此惰性氣體改名稀有氣體。(1962)第61頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月化學史上十大最美實驗(2003)9弗朗索瓦·奧古斯都·維克多·格林尼亞(FranoisAugusteVictorGrignard)合成格氏試劑，并發(fā)現(xiàn)一種增長碳鏈