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1、专题专题3 3 分子间作用力 分子晶体分子间作用力 分子晶体 微粒间作用力与物质性质微粒间作用力与物质性质 第四单元第四单元 说明了物质的分子间存在着作用力 气态液态 固态 降温加压降温 分子距离缩短分子距离缩短 分子无规则运动分子有规则排列 一、分子间作用力 1.定义: 使分子聚集在一起的作用力 2.实质：是一种静电作用，它比化学键弱很多。 3. 分类: 分子间作用力 范德华力 氢键 (不是化学键) 一、范德华力一、范德华力 范德华 (Van Der Waals 1837 1923) 荷兰物理学家。提出了范德华 方程。研究了毛细作用，对附着力 进行了计算。推导出物体气、液、 固三相相互转化条
2、件下的临界点计 算公式。 1910 年因研究气态和液 态方程获诺贝尔物理学奖。原子间 和分子间的吸引力被命名为范德华力。 1、概念：把共价分子聚集在一起的分 子之间的作用力，叫范德华力。 2、实质：是一种静电作用，它比化学键 弱很多。 分子范德华力（kJmol-1） 键能（kJmol-1 ） HCl 21.14 432 HBr 23.11 366 HI 26.00 298 一、范德华力 3、特点 只存在于分子间，包括单原子分子 只有分子充分接近时才有相互作用 （300500pm）皮米pm 0.001 纳米(nm) = 1 皮米 ) 范德华力一般没有饱和性和方向性 只要分子周围空间允许，当气体分
3、子凝聚时， 它总是尽可能吸引更多的其它分子。 一、范德华力 卤素单质熔沸点与相对分子质量的关 系 一、范德华力 4、 影响范德华力的因素 P53 交流 与讨论 范德华力与相对分子质量的关系 单质相对分子质量熔点/沸点/ F238-219.6-188.1 Cl271-101.0-34.6 Br2160-7.258.8 I2254113.5184.4 分子HCl HBr HI Ar 相对分子质量36.581128 40 范德华力(kJ/mol)21.1423.1126.00 8.50 熔点/-114.8-98.5-50.8 沸点/-84.9-67-35.4 范德华力与分子的极性的关系 分子 相对分
4、子质量 分子的极性 熔点/ 沸点/ CO28极性 -205.05 -191.49 N228非极性 -210.00 -195.81 结论: 相对分子质量相同或相近时，分子的极性越 大（分子结构越不对称），范德华力越大，其熔沸，其熔沸 点越高点越高 一、范德华力 4、 影响范德华力的因素 分子的大小 分子的空间构型 分子中电荷分布是否均匀 分子的组成和结构相似时，相对分子 质量越大，范德华力越大。 、分子构成的物质，其相对分子质量越大，则 范德华力越大，物质的熔沸点越高；如烷烃随碳 原子数的递增，熔沸点不断升高.相对分子质量 相近，分子极性越大，物质的熔沸点越高。 、若溶质分子能与溶剂分子形成较强
5、的范德华 力，则溶质在该溶剂中的溶解度较大。例：氧气 在水中的溶解度比氮气大，原因是氧分子与水分 子之间的范德华力大。 Br2、I2与苯分子间的作 用力较大，故溴、碘易溶于苯中，而水与苯分子 间的作用力很小，故水很难溶于苯中 一、范德华力 5、 范德华力对分子构成物质性质的影响 例1：下列叙述正确的是： A. 氧气的沸点低于氮气的沸点 B. 稀有气体原子序数越大，沸点越高 C. 任何分子间在任意情况下都会产生范德华力 D. 同周期元素的原子半径越小，越易失去电子 (B ） 例2：下列各组物质汽化或熔化时，所克服的 粒子间作用力属于同种类型的是 A碘和干冰的升华 B二氧化硅和生石灰的熔化 C氯化
6、钠和铁的熔化 D溴和煤油的蒸发 (A D） 课堂例析 一、范德华力 6、 范德华力的几种类型 (了解) P54 下列各组物质的熔沸点的相对大小: CF4、CCl4、CBr4 CH4、C2H6、C3H8 H2O 、H2S 、 H2Se (1) CF4CCl4CBr4 (2) CH4 C2H6 C3H8 (3) H2S H2Se H2O 【课堂思考 】 第A族元素的气态氢化物的沸点随相对分子质量 的增大而升高，符合前面所学规律，但HF、H2O 、NH3的沸点却反常，这是什么原因呢？ 二、氢键二、氢键 （1）定义：除范德华力外的另一种分子间作用力， 它是由已经与电负性很强的原子形成强极性共价 键的氢
7、原子（几乎成为“裸露”的质子）与另一分 子中电负性很强的原子中的孤对电子之间的作用 力，其本质依然是静电作用。 1.概念 二、氢键二、氢键 当H原子与电负性很大的F、O、 N等元素形成H-F、H-O、H-N共 价键时，由于两元素的电负性 差很大，致使这些共价键的电 子对会强烈的偏向F、O、N等原 子一边，结果使H原子几乎成为 “裸露”的质子，从而带有较 强的正电荷，具有很强的吸引 电子的能力。当另一分子中的 组成原子上有孤对电子（HF、 H2O、NH3分子中的F、O、N等原 子）时，则H原子就会与孤对电 子产生电性吸引，这种静电吸 引作用就是氢键。 NH3 HF AH B （2）氢键的形成条件
8、 氢键 H原子与另一分子中的电负 性大、原子半径小且有孤对电子 的元素原子（B原子）间产生静 电吸引 分子中有H原子，且H原子必 须与电负性大，原子半径小的原 子(A原子）形成强极性键 1.概念 二、氢键二、氢键 AHB （3） 氢键的表示方法 A和B可以是同种原子，也可以是不同种原子， 但都是电负性较大、半径极小的非金属原子（ 一般就是N、O、F）,且B原子有孤对电子。 表示式中的实线表示共价键，虚线表示氢键。 以H原子为中心的3个原子AHB尽可能在一 条直线上，这样A原子与B原子间的距离较远， 斥力较小，形成的氢键稳定。 氢键具有方向性和饱和性 1.概念 二、氢键二、氢键 AHB 中， （
9、4）影响氢键强弱的因素 FHF OHO NHN 越大 A、B原子的电负性 、半径 ， 形成的氢键就 。 越强 越小 常见的氢键的强弱顺序为： 1.概念 二、氢键二、氢键 （5）氢键的类型：氢键既可以存在于分子之间（HF 分子间、NH3与H2O分子间），也可存在于分子内部 的原子团之间。 分子间氢键 分子内氢键 邻羟基苯甲醛 对羟基苯甲醛 熔点：2 沸点：115 熔点：196.5 沸点：250 1.概念 二、氢键二、氢键 (1)(1)对沸点和熔点的影响对沸点和熔点的影响 分子间氢键的形成使物质的沸点和熔 点升高。 分子内氢键的生成往往会降低分子间 作用力，从而使物质的沸点和熔点降低 。 2.氢键
10、对物质性质的影响： 二、氢键二、氢键 交流与讨论： 尿素、醋酸、硝酸是相对分子质量 相近的三种分子，但这三种物质的熔点 和沸点相差比较大:尿素醋酸硝酸 。 试从氢键的角度分析造成尿素、醋 酸、硝酸三种相对分子质量相近的分子 的熔沸点相差较大的可能原因。 2.氢键对物质性质的影响： (2)(2)对溶解度的影响对溶解度的影响 在极性溶剂里，如果溶质分子与溶剂 分子间可以生成氢键，则溶质的溶解度增 大。 2.氢键对物质性质的影响： 水和甲醇的相互溶解（ 深蓝色虚线为氢键） 二、氢键的形成二、氢键的形成 交流与讨论： 1.为什么NH3极易溶于水？ 2.NH3溶于水是形成N-H还是形成O-HN? 正是这
11、样，NH3溶于水溶液呈碱性 溶质分子与溶剂分子之间形成氢键 使溶解度增大 3.水中的氢键对水的性质的影响： （1）水分子间形成氢键，增大了水分子间的 作用，使水的溶、沸点比H2S高 （2）水结冰时，体积膨胀，密度减小 （3）4 时，冰的密度最大 二、氢键的形成二、氢键的形成 晶莹的水珠 P56 拓展视野 水的特殊物理性质与氢键 在水蒸气中水以单个的H2O分子形式存在；在液 态水中，经常是几个水分子通过氢键结合起来，形成 （H2O）n；在固态水（冰）中，水分子大范围地以氢 键互相联结，形成相当疏松的晶体，从而在结构中有 许多空隙，造成体积膨胀，密度减小，因此冰能浮在 水面上。 随温度升高，同时发
12、生两种相反的过程：一 是冰晶体结构小集体受热不断崩溃，缔合分子减 少，体积变小，密度变大；另一是水分子间距因 热运动不断增大，体积变大，密度变小。04 间，前者占优势， 4以上，后者占优势， 4 时，两者互不相让，导致水的密度最大 DNA的双螺旋结构 DNA双螺旋是通过氢键使它们的碱基（AT 和CG） 相互配对形成的（图中虚线表示氢键） 小 结 范德华力是普遍存在的一种分子间作用 力，属于电性作用。这种作用力比较弱。范 德华力越强，物质的熔点和沸点越高。 氢键属于一种较强的分子间作用力，既 可以存在于分子之间，也可以存在于复杂分 子的内部。氢键的存在使物质具有某些特殊 性质。 分子间作用力与化学键的关系 分子间作用力主要影响物质的物理性质，而化学键 则主要影响物质的化学性质。 分子间作用力与分子晶体熔、沸点的关系 分子晶体要熔化、要汽化都要克服分子间的作用力 。分子间作用力越大，物质熔化和汽化时需要的能量就 越多，物质的熔点和沸点就越高。 分子晶体熔化时，一般只破坏了分子间作用力，不 破坏分子内的化学键，但也有例外，如硫晶体（S8）熔 化时，既破坏了分子间的作用力，同时部分SS键断裂 ，形成更小的分子。
