【创新设计】年高中化学“同课异构”3.4 分子间作 苏教选修3

专题3 3 微粒微粒间作用力与物作用力与物质性性质第四第四单元元 分子分子间作用力作用力 分子晶分子晶体体气态气态固态固态液态液态水的电解水的电解范德华力、氢键范德华力、氢键范德华力范德华力范德华范德华(VanDerWaals18371923)荷兰物理学家。提出了范德华荷兰物理学家。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、进行了计算。推导出物体气、液、固三相相互转化条件下的临界点计固三相相互转化条件下的临界点计算公式。算公式。1910 1910 年因研究气态和液年因研究气态和液态方程获诺贝尔物理学奖。原子间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。和分子间的吸引力被命名为范德华力。范德华力范德华力是分子之间普遍存在的是分子之间普遍存在的一种相互作用力，它使得许多物质能以一一种相互作用力，它使得许多物质能以一定的凝聚态（固态或液态）存在。定的凝聚态（固态或液态）存在。范德华力存在于范德华力存在于液液固固气态气态的任何微粒的任何微粒之间。之间。作用力属作用力属短程力短程力：300500pm范围内。范围内。无方向性无方向性和和饱和性饱和性。影响范德华力的因素：影响范德华力的因素：分子的大小、分子的空间构型、分子中电荷分子的大小、分子的空间构型、分子中电荷分布是否均匀等。分布是否均匀等。范德华力比化学键弱得多。一般来说，某范德华力比化学键弱得多。一般来说，某物质的范德华力越大，则它的熔点、沸点就越物质的范德华力越大，则它的熔点、沸点就越高。对于组成和结构相似的物质，范德华力一高。对于组成和结构相似的物质，范德华力一般随着相对分子质量的增大而增强。般随着相对分子质量的增大而增强。范德华力对物质的范德华力对物质的沸点、熔点、气化热、沸点、熔点、气化热、熔化热、溶解度、表面张力、粘度熔化热、溶解度、表面张力、粘度等物理化学等物理化学性质有性质有决定性决定性的影响。的影响。作用微粒作用微粒作用力强弱作用力强弱意意 义义化学键化学键范德华力范德华力相邻原子相邻原子之间之间作用力强烈作用力强烈影响物质的影响物质的化学性质和化学性质和物理性质物理性质分子之间分子之间作用力微弱作用力微弱影响物质的物影响物质的物理性质（熔、理性质（熔、沸点及溶解度沸点及溶解度等）等）化学键与范德华力的比较化学键与范德华力的比较1.下列物质中，其沸点可能低于下列物质中，其沸点可能低于SiCl4的是的是()A.GeCl4B.SiBr4C.CCl4D.NaClC练练习习2.下列叙述正确的是下列叙述正确的是()A.氧气的沸点低于氮气的沸点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稀有气体原子序数越大沸点越高C.分子间作用力越弱，则由分子组成的物质分子间作用力越弱，则由分子组成的物质熔点越低熔点越低D.同周期元素的原子半径越小越易失去电子同周期元素的原子半径越小越易失去电子BC3.将干冰气化，破坏了将干冰气化，破坏了CO2分子晶体的分子晶体的.将将CO2气体溶于水，破坏了气体溶于水，破坏了CO2分子的分子的.分子间作用力分子间作用力共价键共价键练练习习4.4.请预测的熔沸点高低请预测的熔沸点高低（1 1）HFHF、HClHCl、HBrHBr、HIHI（2 2）H H2 2O O、H H2 2S S、H H2 2SeSe、H H2 2TeTe事实是否是这样的吗？事实是否是这样的吗？氢键的形成氢键的形成100周期周期温度温度/01002345熔点熔点沸点沸点H2OH2SH2SeH2Te氧族元素的氢的化合物的氧族元素的氢的化合物的熔点和沸点熔点和沸点在有些化合物中氢原子似乎可以同时和两在有些化合物中氢原子似乎可以同时和两个电负性很大而原子半径较小的原子个电负性很大而原子半径较小的原子(如如O、F、N等等)相结合，一般表示为相结合，一般表示为XHY，其中，其中HY的结合力就是的结合力就是氢键氢键。XHYXHY表示氢键表示氢键 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。氢键不属于化学键氢键不属于化学键氢键作用小于化学键大于分子间作用力氢键作用小于化学键大于分子间作用力理解氢键应注意：理解氢键应注意：冰晶体中的氢键冰晶体中的氢键分子间氢键分子内氢键(1)对沸点和熔点的影响对沸点和熔点的影响分子分子间间氢键氢键的形成使物质的沸点和熔的形成使物质的沸点和熔点升高。点升高。分子分子内内氢键氢键的生成使物质的沸点和熔的生成使物质的沸点和熔点降低点降低。氢键对物质性质的影响：氢键对物质性质的影响：(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，则溶质的溶解度增分子间可以生成氢键，则溶质的溶解度增大。大。水和甲醇的相互溶解水和甲醇的相互溶解（深蓝色虚线为氢键）（深蓝色虚线为氢键）蛋白质分子中的氢键蛋白质分子中的氢键（图中虚线表示氢键）（图中虚线表示氢键）DNA双螺旋是通过氢键使它们的碱基（双螺旋是通过氢键使它们的碱基（AT和和CG）相互配对形成的（图中虚线表示氢键）相互配对形成的（图中虚线表示氢键）小结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。化学键、氢键和范德华力的比较化学键、氢键和范德华力的比较化学键化学键氢氢键键范德华力范德华力概概念念范范围围强度比较强度比较性质影响性质影响物质分子间存在的物质分子间存在的微弱相互作用微弱相互作用分子间分子间比化学键弱得多比化学键弱得多随范德华力的增大，随范德华力的增大，物质的熔沸点升物质的熔沸点升高、溶解度增大高、溶解度增大比化学键弱得多，比化学键弱得多，比范德华力稍强比范德华力稍强分子中含有与分子中含有与H H原子原子相结合的原子半径小、相结合的原子半径小、电负性大、有孤对电电负性大、有孤对电子的子的F F、O O、N N分子间（内）电负分子间（内）电负性较大的成键原子性较大的成键原子通过通过H H原子而形成的原子而形成的静电作用静电作用分子间氢键使物质熔分子间氢键使物质熔沸点升高硬度增大、沸点升高硬度增大、水中溶解度增大水中溶解度增大分子内氢键使物质熔分子内氢键使物质熔沸点降低、硬度减小沸点降低、硬度减小影响物质的化学性质和影响物质的化学性质和物理性质物理性质相邻的原子或离子之间相邻的原子或离子之间的强烈的相互作用。的强烈的相互作用。原子或离子原子或离子很强烈很强烈,克服它需要克服它需要较高的能量较高的能量1下列物质中不存在氢键的是下列物质中不存在氢键的是（）A冰醋酸中醋酸分子之间冰醋酸中醋酸分子之间B一水合氨分子中的氨分子与水分子之间一水合氨分子中的氨分子与水分子之间C液态氟化氢中氟化氢分子之间液态氟化氢中氟化氢分子之间D可燃冰（可燃冰（CH48H2O）中甲烷分子与水）中甲烷分子与水分子之间分子之间D练练习习2固体乙醇晶体中不存在的作用力是固体乙醇晶体中不存在的作用力是()A极性键极性键B非极性键非极性键C离子键离子键D氢键影响氢键影响C练练习习3下列有关水的叙述中，可以用氢键的知下列有关水的叙述中，可以用氢键的知识来解释的是识来解释的是()A水比硫化氢气体稳定水比硫化氢气体稳定B水的熔沸点比硫化氢的高水的熔沸点比硫化氢的高C氯化氢气体易溶于水氯化氢气体易溶于水D0时，水的密度比冰大时，水的密度比冰大BD4下列说法不正确的是下列说法不正确的是()A分子间作用力是分子间相互作用力的总称分子间作用力是分子间相互作用力的总称B范德华力与氢键可同时存在于分子之间范德华力与氢键可同时存在于分子之间C分子间氢键的形成除使物质的熔沸点升高分子间氢键的形成除使物质的熔沸点升高外，对物质的溶解度、硬度等也有影响外，对物质的溶解度、硬度等也有影响D氢键是一种特殊的化学键，它广泛地存在氢键是一种特殊的化学键，它广泛地存在于自然界中于自然界中D 分子晶体分子晶体 图图3-353-35是干冰是干冰(CO(CO2 2)分子晶体分子晶体模型模型。通过学习有关分子间作用通过学习有关分子间作用力的知识，你知道下列问题的答力的知识，你知道下列问题的答案吗？案吗？1.1.构成分子晶体的微粒是什么？构成分子晶体的微粒是什么？分子晶体中微粒间的作用力是分子晶体中微粒间的作用力是 什么？什么？2.2.分子晶体有哪些共同的物理性分子晶体有哪些共同的物理性 质？为什么它们具有这些共同质？为什么它们具有这些共同 的物理性质？的物理性质？分子晶体分子晶体（1）分子间以分子间作用力相结合的晶体分子间以分子间作用力相结合的晶体叫叫分子晶体分子晶体。（2）构成分子晶体的粒子是：）构成分子晶体的粒子是：（3）微粒间的相互作用是：）微粒间的相互作用是：由于分子晶体的构成微粒是分子，所以分子由于分子晶体的构成微粒是分子，所以分子晶体的化学式几乎都是分子式。晶体的化学式几乎都是分子式。1.1.分子晶体的概念及其结构特点：分子晶体的概念及其结构特点：分子分子范德华力范德华力不对，分子间氢键也是一种分子间不对，分子间氢键也是一种分子间作用力，如冰中就同时存着范德华力和作用力，如冰中就同时存着范德华力和氢键。氢键。思考：思考：是不是在分子晶体中分子间只存在范德华力？是不是在分子晶体中分子间只存在范德华力？是不是在分子晶体中分子间只存在范德华力？是不是在分子晶体中分子间只存在范德华力？由于分子间作用力很弱由于分子间作用力很弱，所以分子晶体所以分子晶体一般具有：一般具有：较低的熔点和沸点；较低的熔点和沸点；较小的硬度；较小的硬度；固体及熔融状态不导电。有的溶于水能固体及熔融状态不导电。有的溶于水能 导电。导电。2.2.分子晶体的物理特性分子晶体的物理特性(1)所有非金属氢化物：所有非金属氢化物：H2O、H2S、NH3、CH4、HX(2)大多数非金属单质大多数非金属单质:X2、N2、O2、H2、S8、P4、C60(3)大多数非金属氧化物大多数非金属氧化物:CO2、SO2、N2O4、P4O6、P4O10(4)几乎所有的酸：几乎所有的酸：H2SO4、HNO3、H3PO4(5)大多数有机物：大多数有机物：乙醇，冰醋酸，蔗糖乙醇，冰醋酸，蔗糖3.3.典型的分子晶体典型的分子晶体4 4、分子晶体熔、沸点高低的比较规律、分子晶体熔、沸点高低的比较规律分子晶体要熔化或汽化都需要克服分子间分子晶体要熔化或汽化都需要克服分子间的作用力。分子间作用力越大，物质熔化和汽的作用力。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、沸点就越化时需要的能量就越多，物质的熔、沸点就越高。高。因此，比较分子晶体的熔、沸点高低，实因此，比较分子晶体的熔、沸点高低，实际上就是比较分子间作用力（包括范德华力和际上就是比较分子间作用力（包括范德华力和氢键）的大小。氢键）的大小。（1）组成和结构相似的物质，）组成和结构相似的物质，烷烃、烯烃、炔烃、饱和一元醇、醛、羧酸等烷烃、烯烃、炔烃、饱和一元醇、醛、羧酸等同系物的沸点均随着碳原子数的增加而升高。同系物的沸点均随着碳原子数的增加而升高。分子间有氢键的物质（分子间有氢键的物质（HF、H2O、NH3等）等）熔、沸点升高且不遵循上述规律。形成分子内熔、沸点升高且不遵循上述规律。形成分子内氢键的物质，其熔、沸点低于形成分子间氢键氢键的物质，其熔、沸点低于形成分子间氢键的物质。的物质。相对分子质量越大，熔沸点越高。相对分子质量越大，熔沸点越高。（2）在碳原子数相同的烷烃的同分异构体）在碳原子数相同的烷烃的同分异构体中，一般来说，支链数越多中，一般来说，支链数越多_。如沸点：正戊烷如沸点：正戊烷异戊烷异戊烷新戊烷；芳香烃新戊烷；芳香烃及其衍生物苯环上的同分异构体一般按照及其衍生物苯环上的同分异构体一般按照“_”的顺序。的顺序。熔沸点越低熔沸点越低邻位邻位间位间位对位对位COCO2 2和和和和SiOSiO2 2的一些物理