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1、 目标导航1.掌握两种重要的分子间作用力(范德华力、氢键)的本质及其对物质性质的影响。2.掌握影响范德华力和氢键大小的因素。3.熟知分子晶体的概念、结构特点及常见的分子晶体。4.能够从范德华力、氢键的特征，分析理解分子晶体的物理特性。一、分子间作用力1分子间作用力(1)概念：分子之间都存在的一种相互作用，叫分子间作用力。分子间作用力实质上是一种静电作用，它比化学键弱得多。(2)分类：范德华力和氢键是两种最常见的分子间作用力。2范德华力(1)概念：范德华力是分子之间普遍存在的相互作用力，它使得许多物质能以一定的凝聚态(固态和液态)存在。(2)影响因素影响范德华力的因素很多，如分子的大小、分子的空
2、间构型以及分子中电荷分布是否均匀等。对于组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大。(3)对物质性质的影响范德华力主要影响物质的物理性质，如熔点、沸点、溶解度等，范德华力越大，物质的熔、沸点越高。(4)特点范德华力约比化学键键能小12个数量级，且没有方向性和饱和性。(5)分类范德华力包含三种不同的作用力电荷分布不均匀的分子(如H2O、HCl等)之间的静电作用力。电荷分布均匀的分子(如O2、N2、CO2等)之间的静电作用力。电荷分布均匀的分子与电荷分布不均匀的分子之间的静电作用力。三种作用力如下图所示：3氢键(1)概念：氢键是除范德华力外的另一种分子间作用力，它是由一个水分子中相对显正
3、电性的氢原子与另一个水分子中相对显负电性的氧原子的孤电子对接近并产生的相互作用。氢键的存在，大大加强了水分子之间的作用力，使水的熔、沸点较高。(2)形成条件：研究证明，氢键普遍存在于已经与N、O、F等电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另外的N、O、F等电负性很大的原子之间。例如，不仅氟化氢分子之间以及氨分子之间存在氢键，而且它们跟水分子之间也存在氢键。(3)强度：尽管人们把氢键也称作“键”，但与化学键比较，氢键属于一种较弱的作用力，其大小介于范德华力和化学键之间，约为化学键的十分之几，不属于化学键。(4)表示方法：H原子与电负性大、半径较小的原子X以共价键结合时，H原子能够跟另一个电负性大、
4、半径较小的原子Y之间形成氢键，通常用XHY表示。(5)类型：氢键有分子间氢键和分子内氢键两种。(6)氢键对物质物理性质的影响对物质熔、沸点的影响：组成和结构相似的物质，当分子间存在氢键时，熔、沸点升高，如HF、H2O、NH3等；而分子内存在氢键时，使熔、沸点降低。对物质溶解度的影响：溶剂和溶质分子间存在氢键时，物质的溶解度增大，如NH3、C2H5OH、CH3COOH等分子均与水分子间存在氢键，有利于物质溶解在水中。议一议1Cl2、Br2、I2均为第A族元素的单质，它们的组成和化学性质相似，你能解释常温下它们的状态分别为气态、液态、固态的原因吗？答案Cl2、Br2、I2的组成和结构相似，由于相对
5、分子质量逐渐增大，所以范德华力逐渐增大，故熔、沸点逐渐升高，状态由气态变为液态、固态。2CCl4、SiCl4、SnCl4的稳定性为什么逐渐减弱？而它们的沸点逐渐升高？答案分子稳定性取决于键长和键能，CCl4、SiCl4、SnCl4中的键长逐渐变长，键能逐渐减小，分子稳定性减弱；由分子构成的物质的沸点取决于分子间作用力的大小，CCl4、SiCl4、SnCl4的组成和结构相似，随相对分子质量的增大，它们分子间的作用力逐渐增大，沸点逐渐升高。3从下图可以看出，NH3、H2O和HF的沸点反常。例如，HF的沸点按沸点曲线的上升趋势应该在90 以下，而实际上是20 ；H2O的沸点按沸点曲线上升趋势应该在7
6、0 以下，而实际上是100 。试用分子间作用力解释，为什么HF、H2O和NH3的沸点会反常。答案因为H2O、HF、NH3中的O、F、N三种元素的电负性较大，分子间形成了氢键，故H2O、HF、NH3的沸点会出现反常现象。4写出HF水溶液中氢键的类型。答案有四种类型，即FHF、FHO、OHF、OHO。5解释下列问题。(1)有机物多数难溶于水，为什么乙醇和乙酸可与水互溶？(2)甲醇的沸点明显高于甲醛，乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是什么？(3)从氨合成塔的气体中分离出NH3，采用什么方法？为什么？(4)有机物A的结构可以表示为(虚线表示氢键)，而有机物B只能形成分子间氢键，工业上用水蒸气蒸馏法将
7、A和B进行分离，则首先被蒸出的成分是哪种？(5)在测定HF的相对分子质量时，实验测得值一般高于理论值，其主要原因是什么？答案(1)乙醇和乙酸都易和水分子间相互形成氢键且乙醇和乙酸水分子中都含有羟基，分子结构有相似性。(2)甲醇、乙酸形成分子间氢键，甲醛、乙醛分子间不能形成氢键。(3)加压使NH3液化与H2和N2分离，因为NH3分子之间易形成氢键。(4)A易形成分子内氢键，B易形成分子间氢键，所以B的沸点比A的高。首先被蒸出的物质为A。(5)HF分子间存在氢键易形成(HF)n，故测得的相对分子质量偏大。二、分子晶体1分子晶体的概念：分子通过分子间作用力构成的固态物质，称为分子晶体。2分子晶体中存
8、在的微粒：分子。3微粒间的作用力：分子间作用力。4分子晶体的物理性质由于分子晶体中相邻分子靠分子间的作用力相互作用，因此分子晶体有熔、沸点低、硬度小、易升华的特性。5典型的分子晶体(1)所有非金属氢化物，如水、硫化氢、氨、甲烷等。(2)部分非金属单质，如卤素(X2)、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、碳60(C60)等。(3)部分非金属氧化物，如CO2、SO2、SO3、P4O6、P4O10等。(4)几乎所有的酸，如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3、H2SO3等。(5)绝大多数有机物的晶体，如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。6常见典型分子晶体的结构特征分子间作用力只有范德
9、华力干冰(1)每个CO2分子周围等距离且最近的CO2分子有12个。(2)每个晶胞中含有CO2分子为4个。议一议1分子晶体中一定有共价键吗？分子晶体熔化时破坏共价键吗？答案不一定，如稀有气体晶体中只有分子间作用力而无共价键。分子晶体熔化时只破坏分子间作用力，不破坏共价键。2分子晶体能否导电？在什么条件下可以导电？答案由于构成分子晶体的粒子是分子，不管是晶体或晶体熔化成的液体，都没有带电荷的离子存在，因此，分子晶体以及它熔化成的液体都不导电。分子晶体溶于水时，水溶液有的能导电，如HCl溶于水；有的不导电，如C2H5OH溶于水。3二氧化硅和二氧化碳的熔、沸点为何相差很大？答案SiO2为原子晶体，CO
10、2为分子晶体，熔化时破坏的分别为共价键和分子间作用力，故SiO2熔、沸点高，而CO2熔、沸点低。三、混合晶体石墨晶体1晶体模型2结构特点二维网状结构(1)在石墨的二维结构平面内，每个碳原子以CC键与3个碳原子结合，形成六元环层。(2)石墨具有导电性，但具有一定的方向性。(3)层与层之间靠范德华力维系。3晶体类型石墨晶体中，既有共价键，又有金属键和范德华力，属于混合晶体。4性质熔点很高、质软、易导电等。议一议1石墨晶体不属于原子晶体，但石墨的熔点为什么高于金刚石？石墨晶体为什么具有导电性？答案石墨晶体为层状结构，同层内碳原子以共价键结合成平面网状结构，CC键的键长比金刚石中CC键的键长短，键能大
11、，所以石墨的熔、沸点高。石墨晶体中每个C原子未参与杂化的轨道中含有1个未成对电子，能形成遍及整个平面的大键，由于电子可以在整个六边形网状平面上运动，因此沿石墨平面的方向导电性强。2石墨层状结构中，平均每个正六边形占有的C原子数和CC键数各是多少？每一层中碳原子数与CC键数之比为多少？答案2、3、23。石墨层状结构中每个C原子为三个正六边形共有，即对每个六边形贡献个C原子，所以每个正六边形占有C原子数目为62(个)。每个CC键为2个正六边形所共用，所以平均每个正六边形拥有3个CC键。由于石墨晶体中每个C原子与3个C原子形成共价键，而每个CC键为2个C原子共有，所以对应于1个C原子的CC键为3/2
12、个。所以每一层中碳原子数与CC键数之比为23。一、范德华力和氢键对物质性质的影响范德华力、氢键与共价键的比较范德华力氢键共价键概念物质分子之间普遍存在的一种作用力已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很强的原子之间的静电作用原子间通过共用电子对所形成的相互作用作用微粒分子H与N、O、F原子特征无方向性和饱和性有方向性和饱和性有方向性和饱和性强度共价键氢键范德华力影响强度的因素随分子极性的增大而增大组成和结构相似的分子构成的物质，相对分子质量越大，范德华力越大对于XHY，X、Y的电负性越大，Y原子的半径越小，作用越强成键原子半径和共用电子对数目。键长越短，键能越大，共价键越稳定对
13、物质性质的影响影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔、沸点升高。如CF4CCl4H2S分子内存在氢键时，降低物质的熔、沸点共价键键能越大，分子稳定性越强特别提醒(1)氢键和范德华力都属于分子间作用力，分子间作用力的作用远小于化学键的键能，氢键不是化学键。(2)分子间作用力主要影响由分子构成的物质的物理性质，而化学键主要影响物质的化学性质。(3)只有分子间距离接近到一定程度时才有分子间作用力。(4)某些分子的分子间作用力包含范德华力和氢键，所以分子间作用力不等价于范德华力。例1下列物质的性质可用范德华力的大小来解释的是()AHF、HCl、HBr
14、、HI的热稳定性依次减弱BF2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点依次升高C、HOH、C2H5OH中OH上氢原子的活泼性依次减弱DCH3OCH3、C2H5OH的沸点依次升高解析HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱是由于HX键键能依次减小。F2、Cl2、Br2、I2的相对分子质量依次增大，分子间的范德华力也依次增大，所以其熔、沸点也依次增大。、HOH、C2H5OH中OH上氢原子的活泼性依次减弱，与OH键的极性有关。CH3OCH3的沸点比C2H5OH的低是由于C2H5OH分子间形成氢键而增大了分子间作用力。答案B规律总结分子间作用力对物质性质的影响(1)对物质熔、沸点的影响：一般来说，组成和结构相似的分子构成的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高。(2)对物质溶解度的影响：物质与水分子间的作用力越大，物质在水中的溶解度越大。变式训练1下列现象与氢键有关的是()HF的熔、沸点比A族其他元素氢化物的高小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶冰的密度比液态水的密度小氨气极易溶于水邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低水分子高温下也很稳定ABCD答案B解析因第A族中，F的非金属性最强，HF中分子之间存在氢键，则HF的熔、沸点比A族其他元素氢化物的高，故正确；小分子的醇、羧酸与水分子之间能形成氢键，则可以和水以任意比互溶，故正确；冰中
