分子間作用力(范德華力、氫鍵)-高二化學(xué)課件(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)和性質(zhì)第二課時(shí)分子間作用力（范德華力、氫鍵）引課：壁虎為什么能緊緊貼著墻壁？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)的仿生膠帶課本P56科學(xué)?技術(shù)?社會——壁虎與范德華力學(xué)習(xí)目標(biāo)1、認(rèn)識分子間存在相互作用，知道范德華力是常見的分子間作用力；能說明范德華力對物質(zhì)熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等性質(zhì)的影響，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的基本觀念。2、知道氫鍵是常見的分子間作用力；能說明氫鍵對物質(zhì)熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等性質(zhì)的影響，能舉例說明氫鍵對于生命的重大意義?！静殚嗁Y料】100℃時(shí)水會劇烈沸騰，3000℃時(shí)，水會分解生成氫氣和氧氣。這說明了什么？2H2O(l)

=2H2(g)+O2(g)

H2O(l)=H2O(g)①水的沸騰發(fā)生的是物理變化，水的分解發(fā)生的是化學(xué)變化。②水的沸騰和分解都需要破壞微粒間的作用力。水的沸騰破壞的是分子間的某種作用力，而水的分解是分子內(nèi)H—O共價(jià)鍵被破壞。水沸騰的溫度遠(yuǎn)比水分解的溫度低，說明這種分子間這種作用力很弱。比化學(xué)鍵的鍵能小。降溫加壓時(shí)氣體會液化，降溫時(shí)液體會凝固，這些事實(shí)表明，分子之間存在著相互作用力——分子間作用力（包括范德華力和氫鍵）一、范德華力1、概念：把分子聚集在一起的作用力，稱為范德華力范德華(1837-1923)：荷蘭物理學(xué)家，最早研究分子間普遍存在作用力。1910年因研究氣態(tài)和液態(tài)方程獲諾貝爾物理學(xué)獎。實(shí)質(zhì)：分子間的一種靜電作用2、特點(diǎn)：①范德華力很弱，比化學(xué)鍵的鍵能小1~2數(shù)量級②范德華力一般沒有方向性和飽和性。只要分子周圍空間允許，總是盡可能多的吸引其他分子。分子HClHBrHI范德華力(kJ/mol)21.1423.1126.00共價(jià)鍵鍵能(kJ/mol)431.8366298.73、存在：①大多數(shù)共價(jià)化合物：例如：CO2、HI、H2SO4、AlCl3、各種有機(jī)化合物（如CH4）等②大多數(shù)非金屬單質(zhì)：例如：H2、P4、S8、C60等③各種稀有氣體：例如Ar、Kr等等范德華力是分子之間普遍存在的一種相互作用力。但只有分子間充分接近（300-500pm）時(shí)才有分子間的相互作用力。注意：金剛石(C)、單質(zhì)硅(Si)、二氧化硅（SiO2)等內(nèi)部只有共價(jià)鍵，不存在分子。石墨層與層之間存在分子間作用力。分子ArCOHIHBrHCl分子量4028128.581.536.5范德華力(kJ/mol)8.508.7526.0023.1121.144、影響因素：①組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大②分子的極性越大，范德華力越大分子相對分子質(zhì)量分子的極性范德華力(kJ·mol-1)CO28極性8.75N228非極性8.50鹵素單質(zhì)都是都是雙原子分子，組成和結(jié)構(gòu)相似，從F2到I2相對分子質(zhì)量逐漸增大，范德華力逐漸增大，所以，熔沸點(diǎn)逐漸升高?！舅伎寂c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)相對分子質(zhì)量熔點(diǎn)/℃沸點(diǎn)/℃F238-219.6-188.1Cl271-101-34.6Br2160-7.258.78I2254113.5184.4單質(zhì)相對分子質(zhì)量沸點(diǎn)/℃正戊烷7236.1異戊烷7228新戊烷72105、范德華力對物質(zhì)性質(zhì)的影響：范德華力主要影響物理性質(zhì)，主要包括物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)及溶解性等（1）范德華力對物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)的影響——范德華力越大、熔沸點(diǎn)越高。①組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對分子質(zhì)量越大，物質(zhì)熔、沸點(diǎn)越高②相對分子質(zhì)量相同或相近時(shí)，分子的極性越大，物質(zhì)熔、沸點(diǎn)越高③在同分異構(gòu)體中，一般來說，支鏈數(shù)越多，范德華力越小，物質(zhì)熔、沸點(diǎn)就越低（2）范德華力對物質(zhì)溶解性的影響——溶質(zhì)分子與溶劑分子間的范德華力越大，則溶質(zhì)的溶解性越大。課堂練習(xí)1：下列關(guān)于范德華力的敘述中，正確的是(

)A．范德華力的實(shí)質(zhì)也是一種電性作用，所以范德華力是一種特殊的化學(xué)鍵B．范德華力與化學(xué)鍵的區(qū)別是作用力的強(qiáng)弱問題C．任何分子間在任意情況下都會產(chǎn)生范德華力D．范德華力非常微弱，故破壞分子間的范德華力不需要消耗能量B課堂練習(xí)2：①四鹵化硅SiX4的沸點(diǎn)如圖所示。SiX4的沸點(diǎn)依F、Cl、Br、I次序升高的原因是_____________________均為組成和結(jié)構(gòu)相似的共價(jià)化合物，范德華力隨相對分子質(zhì)量的增大而增大②如圖為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相對分子質(zhì)量大，分子間范德華力強(qiáng)一些氫化物的沸點(diǎn)(單位：℃)CH4－160SiH4－112GeH4－88SnH4－52NH3－33PH3－88AsH3－55SbH3－18H2O

100H2S

－61H2Se

－44H2Te

－2HF

20HCl

－85HBr

－67HI

－36碳族氮族氧族鹵族思考：非金屬元素的氫化物在固態(tài)時(shí)是分子晶體，其熔沸點(diǎn)與其相對分子質(zhì)量有關(guān)；對于同一主族非金屬元素而言，從上到下，Mr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？二、氫鍵1、概念：氫鍵是一種特殊的分子間作用力，它是由已經(jīng)與電負(fù)性很大的原子形成共價(jià)鍵的氫原子（如水分子中的氫）與另一個(gè)電負(fù)性很大的原子（如水分子中的氧）之間的作用力。在水分子的O-H中，共用電子對強(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)水分子中相對顯負(fù)電性的O的孤電子對產(chǎn)生靜電作用，這種靜電作用就是氫鍵。氫鍵的本質(zhì)也是一種靜電作用2、表示方法：3、形成條件：

氫鍵通常用X—H…Y—來表示,“—”表示共價(jià)鍵

,“…”表示形成的氫鍵（X、Y為N、O、F）。課本圖2-25①要有與電負(fù)性很大的原子X以共價(jià)鍵結(jié)合的氫原子；②要有電負(fù)性很大且含有孤電子對的原子Y；③X與Y的原子半徑要小。綜上所述，能形成氫鍵的元素一般是F、O和N。O—H…ON—H…NF—H…FO—H…NO—H…F不僅氟化氫分子之間、氨分子之間存在氫鍵，而且它們跟水分子之間也存在氫鍵N—H…OF—H…O4、特點(diǎn)：①氫鍵具有方向性和飽和性方向性：A—H…B—總是盡可能在同一直線上。

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)孤電子對也只能形成一個(gè)氫鍵。共價(jià)鍵的鍵能(KJ?mol-1)范德華力(KJ?mol-1)氫鍵(KJ?mol-1)4671118.8②氫鍵比化學(xué)鍵的鍵能小1~2個(gè)數(shù)量級，不屬于化學(xué)鍵，也是一種分子間的作用力。以冰晶體為例：共價(jià)鍵>氫鍵>范德華力5、類別：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①分子間氫鍵②分子內(nèi)氫鍵對羥基苯甲醛不能形成分子內(nèi)氫鍵對羥基苯甲醛鄰羥基苯甲醛鄰羥基苯甲酸鄰羥基硝基苯分子間氫鍵使物質(zhì)熔、沸點(diǎn)升高。分子內(nèi)氫鍵使物質(zhì)的沸點(diǎn)和熔點(diǎn)降低。

6、氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響：①氫鍵對物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的影響鄰羥基苯甲醛（熔點(diǎn)-7℃）對羥基苯甲醛（熔點(diǎn)115℃）NH3、H2O、HF的沸點(diǎn)的反常解釋：沸點(diǎn)H2O>H2Te>H2Se>H2S同一主族元素的氫化物，結(jié)構(gòu)相似。由于水分子之間可以形成氫鍵，增加了分子間的作用力，所以水的沸點(diǎn)較大。而H2Te、H2Se、H2S的相對分子質(zhì)量依次減小，范德華力逐漸減小，所以H2Te、H2Se、H2S的沸點(diǎn)逐漸減小。解釋：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：單個(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：氫鍵的鍵長一般定義為A—H…B的長度，而不是H…B的長度水的特殊物理性質(zhì)熔點(diǎn)/℃沸點(diǎn)/℃ρ(0℃)ρ(4℃)ρ(20℃)ρ(100℃)0.00100.000.9998411.0000000.9982030.958354②氫鍵對水分子性質(zhì)的影響特性：水的熔沸點(diǎn)比較高、冰的密度比液態(tài)水下小、水在4℃時(shí)密度最大、測定的相對分子質(zhì)量比按化學(xué)式計(jì)算的大。在水蒸氣中，水以單個(gè)的H2O分子形式存在；無氫鍵。在液態(tài)水中，經(jīng)常是幾個(gè)水分子通過氫鍵結(jié)合起來，形成(H2O)n；在固態(tài)水(冰)中，水分子大范圍地以氫鍵互相聯(lián)結(jié)(也存在范德華力)，解釋：冰的密度比液態(tài)水小，在4℃時(shí)水的密度最大的原因在冰的晶體中，每個(gè)水分子周圍只有4個(gè)緊鄰的水分子。氫鍵（具有方向性）的存在迫使在四面體中心的每個(gè)水分子與四面體頂角方向的4個(gè)相鄰水分子相互吸引。這一排列使冰晶體中的水分子的空間利用率不高，留有相當(dāng)大的空隙。密度比液態(tài)水小。所以當(dāng)冰剛剛?cè)诨癁橐簯B(tài)水時(shí)。熱運(yùn)動使冰的結(jié)構(gòu)部分解體，水分子間的空隙減小，密度反面增大，超過4℃時(shí)，才山于熱運(yùn)動加劇，分子問距離加大，密度漸漸減小。冰中一個(gè)水分子周圍有4個(gè)水分子冰的結(jié)構(gòu)冰融化，分子間空隙減小用氫鍵解釋這種異常性：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。解釋：接近水的沸點(diǎn)的水蒸氣的相對分子質(zhì)量的測定值比按化學(xué)式H2O計(jì)算出來的相對分子質(zhì)量大。課堂練習(xí)3：下列有關(guān)水的敘述中，不能用氫鍵的知識來解釋的是（）

A、0℃時(shí)，水的密度比冰大B、水的熔沸點(diǎn)比硫化氫的高

C、測得H2O的相對分子質(zhì)量大于18D、水比硫化氫氣體穩(wěn)定D③氫鍵對溶解度的影響與水分子間能形成氫鍵的物質(zhì)在水中的溶解度增大氨氣極易溶于水、乙醇、乙醛、乙酸與水互溶而乙烷不溶于水課本P58科學(xué)?技術(shù)?社會——生物大分子中的氫鍵沒有氫鍵就沒有生命①氫鍵的形成都會使物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)升高。(

)②氫鍵是一種特殊的化學(xué)鍵,它廣泛存在于自然界中的物質(zhì)中。(

)③HF的沸點(diǎn)較高,是因?yàn)镠—F鍵的鍵能很大。(

)④每個(gè)水分子內(nèi)含有兩個(gè)氫鍵()⑤在水蒸氣、水和冰中都含有氫鍵()⑥分子間形成氫鍵能使物質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)升高()⑦HF的穩(wěn)定性很強(qiáng),是因?yàn)槠浞肿娱g能形成氫鍵()⑧鄰羥基苯甲醛的熔點(diǎn)比對羥基苯甲醛的熔點(diǎn)高()課堂練習(xí)4：判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)×××√××××課堂練習(xí)5：①常溫下，在水中的溶解度乙醇大于氯乙烷，原因是_______________________________________________。乙醇與水形成分子間氫鍵而氯乙烷不能與水形成氫鍵②在常壓下，甲醇的沸點(diǎn)(65℃)比甲醛的沸點(diǎn)(－19℃)高。主要原因是

___________________。甲醇分子間存在氫鍵③在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)(CO2＋3H2=CH3OH＋H2O)中，所涉及的4種物質(zhì)中，沸點(diǎn)從高到低的順序?yàn)?/p>

_______________________，原因是_________________________________________________________H2O>CH3OH>CO2>H2H2O與CH3OH均為極性分子，水分子間含氫鍵比甲醇中多；CO2與H2均為非極性分子，CO2相對分子質(zhì)量較大，范德華力較大課堂小結(jié)作用力類型范德華力氫鍵共價(jià)鍵作用微粒分子H與N、O、F原子強(qiáng)度比較共價(jià)鍵＞氫鍵＞范德華力影響因素組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大形成氫鍵元素的電負(fù)性原子半徑對性質(zhì)的影響影響物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度等物理性質(zhì)分子間氫鍵使熔、沸點(diǎn)升高，溶解度增大鍵能越大，穩(wěn)定性越強(qiáng)

課堂達(dá)標(biāo)1、共價(jià)鍵、離子鍵和范德華力都是微觀粒子之間的不同作用力，現(xiàn)有下列物質(zhì)：①Na2O2、②SiO2、③石墨、④金剛石、⑤CaCl2、⑥干冰，其中含有兩種不同類型的作用力的是（

）A.①③⑤⑥B.①③⑥C.②④⑥D(zhuǎn).①②③⑥A2、下列物質(zhì)的變化中,破壞的主要是范德華力的是(

)A.碘單質(zhì)的升華B.NaCl溶于水C.將冰加熱變?yōu)橐簯B(tài)D.NH4Cl受熱分解A3、下列現(xiàn)象與氫鍵有關(guān)的是(

)①HF的熔、沸點(diǎn)比ⅦA族其他元素氫化物的高②乙醇可以和水以任意比互溶③冰的密度比液態(tài)水的密度?、芩肿痈邷叵乱埠芊€(wěn)定⑤鄰羥基苯甲酸的熔、沸點(diǎn)比對羥基苯甲酸的低A．②③④⑤B．①②③⑤C．①②③④D．①②③④⑤B4、人們