分子結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的性質(zhì)（3）（分子間作用力+氫鍵）-高中化學(xué)選擇性必修2

分子結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的性質(zhì)（3）冰融化成水，需要吸熱；把水加熱，變成水蒸氣仍然需要吸熱。這說(shuō)明水分子之間存在著相互作用力。情境導(dǎo)入分子間存在一種把分子聚集在一起的作用力——分子間作用力常見的兩種分子間作用力分子間作用力范德華力氫鍵知識(shí)海洋是一種普遍存在于固體、液體和氣體中分子間的作用力。存在：非金屬單質(zhì)（除C、Si）分子、稀有氣體分子、共價(jià)化合物（除SiO2)分子之間；石墨片層之間。知識(shí)海洋范德華力分子ArCOHIHBrHCl分子量4028128.581.536.5范德華力(kJ/mol)8.508.7526.0023.1121.141)為什么范德華力：HI＞HBr＞HCl＞CO?相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大2)為什么范德華力：CO＞Ar?分子極性越大，范德華力越大知識(shí)海洋影響范德華力大小的因素某些分子間的范德華力應(yīng)用探究【提示】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。分子量F2＜Cl2＜Br2＜I2，范德華力F2＜Cl2＜Br2＜I2怎樣解釋鹵素單質(zhì)從F2~I2的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)越來(lái)越高？單質(zhì)熔點(diǎn)/℃沸點(diǎn)/℃F2－219.6－188.1Cl2－101－34.6Br2－7.258.78I2113.5184.4鹵素單質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)【例1】圖（a）為S8的結(jié)構(gòu)，其熔點(diǎn)和沸點(diǎn)要比二氧化硫的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)高很多，主要原因?yàn)開_______。S8相對(duì)分子質(zhì)量大，分子間作用力強(qiáng)P4O6、SO2為分子晶體。分子間力（分子量）P4O6>SO2范德華力P4O6＞SO2【例2】

為什么熔點(diǎn)：P4O6＞SO2應(yīng)用探究S8圖（a）【任務(wù)一】討論氫鍵的本質(zhì)及形成條件23451007550250-25-50-75-100-125-150-175沸點(diǎn)(℃)CH4SiH4GeH4SnH4H2OH2SH2SeH2Te周期數(shù)分子間還存在一種不同于范德華力的作用力——?dú)滏I第IVA、VIIA族非金屬元素氫化物沸點(diǎn)變化第ⅣA族C、Si、Ge、Sn形成的氫化物的沸點(diǎn)如何變化？第ⅥA族O、S形成的氫化物的沸點(diǎn)又該如何比較？知識(shí)海洋氫鍵的本質(zhì)：靜電作用氫鍵的形成條件：①部分裸露的氫原子核②電負(fù)性很大的原子提供孤電子對(duì)注意：并不是有氫就能形成氫鍵，必須是已經(jīng)與電負(fù)性很大的原子形成共價(jià)鍵的氫原子與另一個(gè)電負(fù)性很大的原子之間才能形成氫鍵。知識(shí)海洋H—O鍵極性很強(qiáng)無(wú)內(nèi)層電子，幾乎成為“裸露”的質(zhì)子電負(fù)性大，半徑小氫鍵OHHOHHδ＋δ＋δ－δ－…氫鍵的特征氫鍵具有方向性和飽和性（1）方向性水中，氧原子的孤電子對(duì)伸展方向與O—H鍵鍵軸的

方向一致。大多情況下，O—H···O鍵角為180°（2）飽和性每個(gè)裸露的氫原子核只能形成一個(gè)氫鍵每個(gè)孤電子對(duì)也只能形成一個(gè)氫鍵。H—O鍵極性很強(qiáng)無(wú)內(nèi)層電子，幾乎成為“裸露”的質(zhì)子電負(fù)性大，半徑小氫鍵知識(shí)海洋OHHOHHδ＋δ＋δ－δ－…類型化學(xué)鍵范德華力氫鍵強(qiáng)度一般在100~600kJ?mol－1一般在2~20kJ?mol－1一般不超過(guò)40kJ?mol－1，比范德華力大些資料卡片氫鍵不是化學(xué)鍵！知識(shí)海洋【任務(wù)二】探究氫鍵強(qiáng)度氫鍵的表達(dá)方式：A—H···B（A和

B

代表

F、O、N等電負(fù)性大而半徑較小的非金屬原子）思考與討論氨水中能形成幾種氫鍵？分別如何表示？以哪種為主？【任務(wù)三】氫鍵的表達(dá)知識(shí)海洋氫鍵鍵能/kJ·mol－1例子F—H···F28(HF)nO—H···O19冰、H2O2O—H···O26CH3OH、C2H5OHO—H···O29(HCOOH)2O—H···O34(CH3COOH)2N—H···F21NH4FN—H···N5.4NH3知識(shí)海洋四種：水分子間：NH3分子間：H2O和NH3之間：H—O—H···O—HHO—H···ON—H···N—HHHHHN—H···N①N—H···O—HHHHN—H···O②H—O—H···N—HHHO—H···N氨水中四種氫鍵類型及鍵能：類型O—H···NO—H···ON—H···NN—H···O鍵能(kJ/mol)2921138知識(shí)海洋OHHOHHHNHHHNHHOHHHNHHHNHHOHHOH－＋NH4＋NH2－＋H3O＋NH2－＋NH4＋OH－＋NH4＋OH－＋H3O＋舉一反三思考并討論：氟化氫水溶液中的氫鍵類型？以哪一種為主？知識(shí)海洋OHHOHHFHOHHFHFHFHOHHF－＋H3O＋2017年5月，來(lái)自日本國(guó)立材料研究所的科學(xué)家ShigekiKawai則使用AFM觀察到了單個(gè)分子中的氫鍵存在，并定量測(cè)定了氫鍵相互作用的大小，堪稱氫鍵基礎(chǔ)科研領(lǐng)域的重大突破，該項(xiàng)研究成果發(fā)表在Science子刊《Science

Advances》。我國(guó)中科院國(guó)家納米科學(xué)中心的科學(xué)家們利用非接觸式原子力顯微鏡（NC-AFM），實(shí)現(xiàn)了對(duì)氫鍵的直接觀察和空間成像，并與于2013年11月22日，在《Science》雜志上向全世界宣布這一成果。知識(shí)海洋【任務(wù)四】討論氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響問(wèn)題1：乙醇和甲醚互為同分異構(gòu)體，相對(duì)分子質(zhì)量相同，為什么沸點(diǎn)相差這么多？物質(zhì)沸點(diǎn)/℃乙醇(CH3CH2OH)78.3甲醚(CH3OCH3)-24.9CH3CH2—OCH2CH3H···H—OOHCHOδ+δ－知識(shí)海洋問(wèn)題2：為什么鄰羥基苯甲醛的沸點(diǎn)低于對(duì)羥基苯甲醛？對(duì)羥基苯甲醛可以形成分子間氫鍵，沸騰時(shí)需破壞氫鍵；鄰羥基苯甲醛形成分子內(nèi)氫鍵，不能形成分子間氫鍵，沸騰時(shí)只需破壞范德華力。強(qiáng)度：氫鍵＞范德華力影響物質(zhì)的熔沸點(diǎn)１分子間氫鍵使物質(zhì)熔沸點(diǎn)升高分子內(nèi)氫鍵使物質(zhì)熔沸點(diǎn)降低醇比含有相同碳原子數(shù)的醚熔沸點(diǎn)高醇比相對(duì)分子質(zhì)量相當(dāng)?shù)臒N熔沸點(diǎn)高注：氫鍵具有方向性，分子間氫鍵常是直線形的，分子內(nèi)氫多是折線形易形成平面環(huán)，環(huán)的大小以五或六原子環(huán)最穩(wěn)定。知識(shí)海洋OHCHOδ+δ－學(xué)科網(wǎng)原創(chuàng)影響物質(zhì)的溶解性2小組討論問(wèn)題2：如何解釋以下四種有機(jī)物在水中的溶解性的差異？物質(zhì)溶解性乙烷(CH3CH3)難溶乙醇(CH3CH2OH)互溶乙醛(CH3CHO)互溶乙酸(CH3COOH)互溶知識(shí)海洋CH3CH2—OHH···H—OC＝OH···H—OH3CHC＝OH···H—OH3CH—O···H—OH影響物質(zhì)的密度3動(dòng)手試一試物質(zhì)密度/(g·cm－3)水1.0冰0.9知識(shí)海洋冰中一個(gè)水分子周圍有4個(gè)水分子冰的結(jié)構(gòu)冰熔化，分子間的空隙減小一個(gè)水分子周圍有4個(gè)水分子冰的結(jié)構(gòu)知識(shí)海洋一個(gè)水分子周圍有4個(gè)水分子知識(shí)海洋冰的結(jié)構(gòu)冰融化，分子間空隙減小除此之外，氫鍵的存在還會(huì)影響物質(zhì)的粘度、表面張力、比熱容等性質(zhì)。知識(shí)海洋【任務(wù)五】探討氫鍵的意義與價(jià)值結(jié)晶水合物中存在由氫鍵構(gòu)建的類冰骨架，其中可裝入小分子或離子。氫鍵的存在可以改變一些物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，對(duì)物質(zhì)構(gòu)型是有影響的，還可以影響構(gòu)象的穩(wěn)定性等。知識(shí)海洋可燃冰的結(jié)構(gòu)H2O水分子H2O水分子H2O水分子H2O水分子CH4甲烷分子外面是水分子，里面被囚禁的是甲烷等氣體分子。蛋白質(zhì)分子的二級(jí)結(jié)構(gòu)中

C＝O???H—N氫鍵使蛋白質(zhì)形成α螺旋。知識(shí)海洋肽鍵多肽鏈氫鍵AlphahelixCarbonNitrogenR-groupOxygenHydrogen蛋白質(zhì)分子的二級(jí)結(jié)構(gòu)中C＝O???H—N氫鍵使蛋白質(zhì)形成α螺旋。DNA雙螺旋脫氧核糖A腺嘌呤T胸腺嘧啶脫氧核糖脫氧核糖G鳥嘌呤C胞嘧啶脫氧核糖DNA中兩條鏈的堿基通過(guò)氫鍵配對(duì)，A—T靠2個(gè)氫鍵配對(duì)，而C—G靠3個(gè)氫鍵配對(duì)，進(jìn)而與其他因素相互作用形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。知識(shí)海洋DNA分子中兩條主鏈配對(duì)后，其寬度基本一致，結(jié)構(gòu)勻稱。DNA的分子模型知識(shí)海洋氫鍵的意義和價(jià)值：知識(shí)海洋【答案】D

應(yīng)用探究【例】下列有關(guān)水的敘述中，不能用氫鍵的知識(shí)來(lái)解釋的是（）

A、0℃時(shí)，水的密度比冰大B、水的熔沸點(diǎn)比硫