分子結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的性質(zhì)-分子間的作用力及分子的手性高二化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

第三節(jié)

分子結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的性質(zhì)第二章

分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)湖北省利川市第一中學(xué)為什么下雪不冷，化雪冷呢？雪融化現(xiàn)象是物理變化還是化學(xué)變化？雪過程中有沒有破壞其中的化學(xué)鍵？冰雪水水蒸氣（固）（液）（氣）分子間距離增大雪融化成水，需要吸收熱量；把水變成水蒸氣仍然需要吸收熱量。吸收的熱量用于破壞某種分子間作用力，這說明水分子之間存在著相互作用力。思考：吸收的熱量去哪里了呢？【生活情境】1、范德華力及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)定義：把分子聚集在一起的作用力稱為分子間作用力，又叫范德華力。（普遍存在于固體、液體和氣體分子間的作用力）(2)存在：大多非金屬單質(zhì)（除C、Si）分子，大多稀有氣體分子，共價(jià)化合物（除SiO2、SiC）分子之間，石墨片層之間。(3)特點(diǎn)：（與共價(jià)鍵的區(qū)別）①范德華力很弱，約比化學(xué)鍵鍵能小1-2個(gè)數(shù)量級(jí)。

②廣泛存在于分子之間，只要分子充分接近就有范德華力。③范德華力沒有方向性和飽和性：只要分子周圍空間允許，分子總是盡可能多地吸引其他分子。微粒間作用力能量kJ·mol-1化學(xué)鍵100-600范德華力2-20二、分子間的作用力（4）影響因素②對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大。①分子極性越大，范德華力越大。[思考]為什么范德華力：CO＞Ar?為什么：HI＞HBr＞HCl＞CO?表2-7某些分子間的作用力③對(duì)于相對(duì)分子質(zhì)量、極性相似的分子，分子的對(duì)稱性越強(qiáng)，范德華力越弱，如

正丁烷＞異丁烷，鄰二甲苯＞間二甲苯＞對(duì)二甲苯。分子ArCOHIHBrHCl分子量4028128.581.536.5范德華力(kJ/mol)8.508.7526.0023.1121.14100℃:水會(huì)劇騰沸騰3000℃:水分解產(chǎn)生氧氣和氫氣化學(xué)變化分子內(nèi)化學(xué)鍵破壞水分子之間存在著相互作用力物理變化兩個(gè)變化有何異同?【思考與交流】范德華力主要影響物質(zhì)的物理性質(zhì)。如熔、沸點(diǎn)及溶解性。Cl2、Br2、I2的組成和結(jié)構(gòu)相似，隨相對(duì)分子質(zhì)量依次增大，

范德華力依次增大，熔、沸點(diǎn)依次增大。（5）范德華力對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響:【思考與討論】怎樣解釋鹵素單質(zhì)從的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)越來越高？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。圖2-24壁虎細(xì)毛結(jié)構(gòu)的仿生膠帶壁虎與范德華力【科學(xué)?技術(shù)?社會(huì)】-150-125-100-75-50-2502550751002345××××CH4SiH4GeH4SnH4NH3PH3AsH3SbH3HFHClHBrHIH2OH2SH2SeH2Te沸點(diǎn)/℃周期對(duì)于同一主族非金屬元素氫化物而言，從上到下，相對(duì)分子質(zhì)量逐漸增大，范德華力逐漸增大，熔沸點(diǎn)逐漸升高。而HF、H2O、NH3卻出現(xiàn)反常，為什么說明在HF、H2O、NH3分子間還存在除范德華力之外的其他作用。這種作用力就是氫鍵?！締栴}與討論】一些氫化物的沸點(diǎn)----------在水分子的O-H中，共用電子對(duì)強(qiáng)烈的偏向O，使得H幾乎成為“裸露”的質(zhì)子，其顯正電性，它能與另一個(gè)水分子中相對(duì)顯負(fù)電性的O的孤電子對(duì)產(chǎn)生靜電作用，這種靜電作用就是氫鍵。2、氫鍵及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響由已經(jīng)與電負(fù)性很大的原子(如N、O、F)形成共價(jià)鍵的氫原子與另一分子中電負(fù)性很大的原子(如N、O、F)之間的作用力叫氫鍵。如:HFHFHFHF(1)定義：(2)表示方法:注：氫鍵是除范德華力之外的另一種分子間作用力，它不是化學(xué)鍵。①X、Y為N、O、F。②X、Y可以相同，也可以不同。③“—”表示共價(jià)鍵，“···”表示氫鍵

用X—H···Y—表示①氫鍵不屬于化學(xué)鍵：化學(xué)鍵>氫鍵>范德華力。②分子有氫鍵就一定有范德華力，有范德華力不一定有氫鍵。③與氫原子形成氫鍵時(shí)，電負(fù)性越大，氫鍵越強(qiáng)。④氫鍵會(huì)使物質(zhì)熔、沸點(diǎn)大大增加。⑤氫鍵具有一定的方向性和飽和性。飽和性：每一個(gè)X—H只能與一個(gè)Y原子形成氫鍵，原因是H原子半徑很小，再有一個(gè)原子接近時(shí)，會(huì)受到X、Y原子電子云的排斥。方向性：X—H···Y—三個(gè)原子一般在同一方向上。原因是在這樣的方向上成鍵兩原子電子云之間的排斥力最小，形成的氫鍵最強(qiáng)，體系最穩(wěn)定。HFHFHFHF(3)氫鍵特征:（4）分類：鄰羥基苯甲醛(熔點(diǎn)-7℃沸點(diǎn)196.5℃)對(duì)羥基苯甲醛(熔點(diǎn)115℃沸點(diǎn)246.6℃)分子內(nèi)氫鍵和分子間氫鍵①分子間氫鍵：(屬于分子間作用力)如：H2O、NH3、HF、C2H5OH、CH3COOH相互之間。②分子內(nèi)氫鍵(不屬于分子間作用力)沸點(diǎn)：分子間氫鍵>分子內(nèi)氫鍵如:當(dāng)苯酚在鄰位上有—CHO、—COOH、—NO2和—OH時(shí)，可形成分子內(nèi)的氫鍵。分子內(nèi)氫鍵可以使分子更穩(wěn)定。且分子內(nèi)氫鍵會(huì)削弱分子間氫鍵形成，故一般熔沸點(diǎn)較低。分子間氫鍵分子內(nèi)氫鍵鄰羥基苯甲醛在分子內(nèi)形成氫鍵，在分子間就不存在氫鍵了，只存在范德華力。對(duì)羥基苯甲醛不存在分子內(nèi)氫鍵，只能在分子間形成氫鍵。（5）氫鍵對(duì)物質(zhì)物理性質(zhì)的影響①分子間氫鍵使物質(zhì)熔、沸點(diǎn)升高。③對(duì)物質(zhì)溶解度的影響分子間存在氫鍵時(shí)，物質(zhì)在熔化或汽化時(shí)，除需破壞范德華力外，還需破壞分子間氫鍵，消耗更多的能量，所以存在分子間氫鍵的物質(zhì)一般具有較高的熔、沸點(diǎn)。如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，這種反常現(xiàn)象是由于它們各自的分子間形成了氫鍵。②分子內(nèi)氫鍵使物質(zhì)熔、沸點(diǎn)降低.如熔、沸點(diǎn)：鄰羥基苯甲酸()<對(duì)羥基苯甲酸()溶劑和溶質(zhì)之間形成氫鍵使溶質(zhì)的溶解度增大，如氨、甲醇、甲醛、甲酸等易溶于水。④氫鍵對(duì)水分子的影響b.水結(jié)冰時(shí)，體積膨脹，密度降低。a.氫鍵使水分子沸點(diǎn)反常的高c.接近水的沸點(diǎn)的水蒸氣的相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定值比按化學(xué)式H2O計(jì)算出來的相對(duì)分子質(zhì)量大。在水蒸氣中：水以單個(gè)的H2O分子形式存在；無氫鍵。液態(tài)水中：除了含有簡(jiǎn)單H2O外，還含有通過氫鍵聯(lián)結(jié)在一起的締合分子(H2O)2、(H2O)3……(H2O)n等。在固態(tài)水(冰)中：水分子大范圍地以氫鍵互相聯(lián)結(jié)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。接近水的沸點(diǎn)的水蒸氣中存在相當(dāng)量的水分子因氫鍵而相互締合，形成所謂的締合分子(H2O)n。沸點(diǎn)H2O、HF、NH3沸點(diǎn)依次降低的原因已知固態(tài)H2O、HF、NH3的氫鍵鍵能和結(jié)構(gòu)如下：?jiǎn)蝹€(gè)氫鍵的鍵能是(HF)n＞冰＞(NH3)n，而平均每個(gè)分子含氫鍵數(shù)：冰中2個(gè)，(HF)n和(NH3)n只有1個(gè)，氣化要克服的氫鍵的總鍵能是冰＞(HF)n＞(NH3)n注意：氫鍵的鍵長(zhǎng)一般定義為A—H…B的長(zhǎng)度，而不是H…B的長(zhǎng)度【問題與討論】

定義范德華力氫鍵共價(jià)鍵作用微粒把分子聚集在一起的相互作用力氫原子與電負(fù)性大的原子X以共價(jià)鍵結(jié)合時(shí)，H原子還能夠跟另外一個(gè)電負(fù)性大的原子Y之間產(chǎn)生靜電作用相鄰原子之間通過共用電子對(duì)形成的化學(xué)鍵相鄰原子之間分子間或分子內(nèi)分子之間強(qiáng)弱弱較強(qiáng)很強(qiáng)對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響影響物質(zhì)的物理性質(zhì)(熔、沸點(diǎn)及溶解度)影響某些物質(zhì)(如水、氨氣)的物理性質(zhì)(熔、沸點(diǎn)及溶解度)影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)(主)和物理性質(zhì)【課堂小結(jié)】

DNA分子有兩條鏈，鏈內(nèi)原子之間以很強(qiáng)的共價(jià)鍵結(jié)合，鏈之間則是兩條鏈上的堿基以氫鍵配對(duì)，許許多多的氫鍵將兩條鏈連成獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，這是遺傳基因復(fù)制機(jī)理的化學(xué)基礎(chǔ)。生物大分子中的氫鍵【科學(xué)?技術(shù)?社會(huì)】①昆蟲為什么能在“水上漂”？水中的氫鍵很脆弱，破壞快，形成也快,導(dǎo)致水分子總是以不穩(wěn)定的氫鍵連成一片。水的這一特性使水有了較強(qiáng)的內(nèi)聚力和表面能力。由于具有較高的表面能力，所以昆蟲能在水面上行走。當(dāng)然也和昆蟲本身所具有的結(jié)構(gòu)有關(guān)系。

【視野拓展】②羊毛織品水洗后為什么會(huì)變形?羊毛纖維是蛋白質(zhì)構(gòu)成的，蛋白質(zhì)上的氨基和羰基可能會(huì)形成氫鍵。羊毛在浸水和干燥的過程中，會(huì)在這些氫鍵處納入水和去除水，原先的氫鍵部位可能發(fā)生移動(dòng)，而且這變化往往是不可逆的，從而改變了原先蛋白質(zhì)的構(gòu)造，由此引起羊毛織品變形。萃取——青蒿素的提取氣體溶解度/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表2-10氣體的溶解度（氣體的壓強(qiáng)為1.01×105Pa，溫度為293K，在100g水中的溶解度）分析表格，你能得到哪些影響氣體的溶解度的因素？2、水是極性分子，氫氣、甲烷、氮?dú)?、氧氣都是非極性分子。它們?cè)谒械娜芙舛炔淮蟆?、外界因素：如溫度、壓強(qiáng)【資料卡片】氣體的溶解度氣體溶解度/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11.284、氨氣、水都是極性分子，且能形成氫鍵，在水中的溶解度很大。3、氯氣，二氧化碳雖然也是非極性分子，但能與水反應(yīng)，所以比其他非極性分子在水中的溶解度較大。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（氫氧化鈣除外）。②氣體：主要因素為溫度和壓強(qiáng)，溫度升高，溶解度減??；壓強(qiáng)增大，溶解度增大。3、溶解性例：CCl4是非極性分子，是非極性溶劑；而H2O是極性分子，是極性溶劑。a.萘、Br2、I2等都是非極性分子，所以易溶于CCl4、苯，而難溶于水。b.蔗糖、氨、HCl、H2SO4是極性分子，易溶于水而難溶于CCl4。c.鹽類(NaCl等)這些離子化合物可看做是極性最強(qiáng)的，它們易溶于

水而不溶于CCl4、苯等非極性溶劑。(2)影響物質(zhì)溶解性的結(jié)構(gòu)因素①“相似相溶”——極性相似相溶注意：有特例，如CO、NO為極性分子，卻難溶于水。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。乙醇CH3CH2OH分子中的－OH與水分子的－OH相近，因而乙醇與水能互溶；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“相似相溶”——結(jié)構(gòu)相似相溶圖2-30相似相溶—水和甲醇的相互溶解(虛線表示氫鍵)溶質(zhì)和溶劑的分子結(jié)構(gòu)相似程度越大，其溶解性越大。①氫鍵的作用(3)其他因素②溶質(zhì)與溶劑發(fā)生反應(yīng)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如氨氣極易溶于水、甲醇與水任意比互溶等若溶劑和溶質(zhì)之間有氫鍵，則氫鍵作用力越大，溶解性越好。若溶劑和溶質(zhì)之間無氫鍵，則溶質(zhì)在水中的溶解度比較小。如果溶質(zhì)與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，則可增大其溶解度。(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？【思考與討論】NH3分子在水中的溶解：相似相溶：NH3分子和H2O分子都是極性分子。氫

鍵：NH3分子與H2O分子之間形成氫鍵，促進(jìn)了NH3的溶解。反

應(yīng)：部分NH3分子與H2O分子反應(yīng)生成NH3·H2O，促進(jìn)了NH3的溶解。CH4分子在水中的溶解：

相似相溶：CH4是非極性分子，難溶于極性溶劑水中。(2)為什么在日常生活中用有機(jī)溶劑(如乙酸乙酯)溶解油漆而不用水？油漆的主要成分乙酸乙酯、苯、甲苯等有機(jī)溶劑非極性或極性很小分子因?yàn)橛推岬闹饕煞质欠菢O性或極性很小的有機(jī)分子，故易溶于非極性或極性很小的有機(jī)溶劑中，如苯、甲苯、乙酸乙酯等，而不溶于水。(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？加入CCl4加入KI溶液振蕩振蕩實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象I2

溶于水中溶液呈黃色溶液分層，下層溶液呈紫紅色溶液分層、下層溶液紫紅色變淺實(shí)驗(yàn)表明碘在四氯化碳溶液中的溶解性較好。這是因?yàn)榈夂退穆然级际欠菢O性分子，非極性溶質(zhì)一般能溶于非極性溶劑，而水是極性分子。當(dāng)反應(yīng)I2＋I(xiàn)－?I3－發(fā)生后，

鹽KI3具有很強(qiáng)的極性，易溶于水，難溶于四氯化碳。180°180°手性異構(gòu)體同一物質(zhì)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？【觀察分析】左右手不能疊合左右手互為鏡像三、分子的手性

1、手性異構(gòu)體具有完全相同的組成和原子排列的一對(duì)分子，猶如實(shí)物和鏡像，但彼此不能重合，互稱手性異構(gòu)體（或?qū)τ钞悩?gòu)體）。手性異構(gòu)體屬于同分異構(gòu)體?；槭中苑肿拥奈镔|(zhì)組成、結(jié)構(gòu)幾乎完全相同，所以其化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同。2、手性分子有手性異構(gòu)體的分子