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1、专题专题3 3 微粒间作用力与物质性质微粒间作用力与物质性质yyyy年年M月月d日星期日星期我们生活中，经常见到许多我们生活中，经常见到许多由分子聚集而成的物质。状态由分子聚集而成的物质。状态也不一定相同。也不一定相同。这些由分子构成的这些由分子构成的物质，在一定条件物质，在一定条件下能发生三态变化，下能发生三态变化，说明分子间存在一说明分子间存在一种作用力，我们称种作用力，我们称之为之为分子间作用力分子间作用力。气态气态液态液态固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无规则运动分子有规则排列分子有规则排列分子间存在一种把分子聚集在一起的分子间存在一种把分子聚集在一起的作
2、用力作用力分子间作用力分子间作用力常见的两种常见的两种分子间作用力分子间作用力分子间作用力分子间作用力范德华力范德华力氢键氢键范德华范德华(J.D.vanderWaals,18371923)，荷兰物理学家。他首荷兰物理学家。他首先研究了分子间作用力，先研究了分子间作用力，1910年获诺贝尔物理学奖，因确立真年获诺贝尔物理学奖，因确立真空气体状态方程和分子间范德华力而闻名于世。空气体状态方程和分子间范德华力而闻名于世。(1)(1)范德华力很弱，范德华力很弱， (2)(2)范德华力一般没有饱和性和方向性范德华力一般没有饱和性和方向性分子分子HClHBrHI范范 德德 华华 力力(kJ/mol)21
3、.1423.1126.00共价键键能共价键键能(kJ/mol)4323662981. 1. 范德华力范德华力(1)是一种普遍存在于固体、液体和气体中分是一种普遍存在于固体、液体和气体中分子间的作用力。子间的作用力。(2)(2)范德华力与共价键的区别范德华力与共价键的区别请同学们根据下面的数据，比较范德华力与共价请同学们根据下面的数据，比较范德华力与共价键的区别？键的区别？通过观察上面的表格，解决一下两个问题？通过观察上面的表格，解决一下两个问题？（1 1）卤素单质的熔、沸点有怎样的变化规律？）卤素单质的熔、沸点有怎样的变化规律？（2 2）导致卤素熔、沸点规律变化的原因是什么？它与卤）导致卤素熔
4、、沸点规律变化的原因是什么？它与卤素单质相对分子质量的变化规律又怎样的关系素单质相对分子质量的变化规律又怎样的关系？单质单质相对分子质量相对分子质量熔点熔点/沸点沸点/F238-219.6-188.1Cl271-101.0-34.6Br2160-7.258.8I2254113.5184.4 卤素单质的相对分子质量和熔卤素单质的相对分子质量和熔、沸点沸点对于对于组成和结构组成和结构相似的相似的分子分子，其，其熔、沸点熔、沸点一般随着相对分子质量的增一般随着相对分子质量的增大而升高大而升高对于对于组成和结构组成和结构相似的相似的分子分子，其，其范德华力一范德华力一般随着相对分子质量的增大而增大般随
5、着相对分子质量的增大而增大 分子分子HClHBrHIAr相对分子质量相对分子质量3658112840范范德德华华力力(kJ/mol)21.1423.1126.008.50熔点熔点/-114.8-98.5-50.8沸点沸点/-84.9-67-35.4结论：结论：请同学们再观察下面的表格，找出范德华力与相对请同学们再观察下面的表格，找出范德华力与相对分子质量的关系？分子质量的关系？组组成成和和结结构构相相似似的的分分子子，一一般般相相对对分分子子质质量量越越大大，范范德德华华力力越越大大。克克服服分分子子间间作作用用力力使使物物质质熔熔化化和和气气化化就就需需要要更更多多的的能能量量，熔、沸点越高
6、。熔、沸点越高。（3）.影响范德华力大小的因素影响范德华力大小的因素还有：分子的大小、分子的空间构型、还有：分子的大小、分子的空间构型、分子中的电荷分布情况也都会影响范德华分子中的电荷分布情况也都会影响范德华力。力。教科书教科书P54拓展视野拓展视野-了了解解几种类型的范德华力几种类型的范德华力（4 4）. .范德华力与物质性质的关系范德华力与物质性质的关系 对于分子构成的物质，范德华力对于分子构成的物质，范德华力影响物质的熔、沸点、溶解度影响物质的熔、沸点、溶解度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.NaCl
7、C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、HBrHB
8、r、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？H2OH2SH2SeH2TeHFHClHBrHINH3PH3AsH3SbH3CH4SiH4GeH4SnH4一一些些氢氢化化物物的的沸沸点点结论：结论：H2O、NH3、HF比同主族氢化物的沸点高比同主族氢化物的沸点高猜想：猜想：H2O、NH3、HF除了范德华力之外，是否除了范德华力之外，是否还存在一种作用力？还存在一种作用力？思考：思考：水变成水蒸汽，破坏的是什么力？水变成水蒸汽，破坏的是什么力？-分子间作用力分子间作用力（1）氢键的定义：氢键的定
9、义：除范德华力外的另一种分子间作用力，它除范德华力外的另一种分子间作用力，它是由已经与是由已经与电负性大的原子电负性大的原子（F、O、N等）形等）形成共价键的成共价键的H原子遇另一分子中原子遇另一分子中电负性大原子电负性大原子半径小且有孤对电子半径小且有孤对电子的原子（如的原子（如F、O、N）能）能形成氢键。形成氢键。注意：注意：氢键是另一种分子间作用力，不属于化学键氢键是另一种分子间作用力，不属于化学键。2.氢键：氢键：H2O中中氢键的形成过程氢键的形成过程在水分子中的在水分子中的O OH H中，共用电子对强中，共用电子对强烈的偏向氧原子，使得氢原子几乎成烈的偏向氧原子，使得氢原子几乎成为为
10、 “ “裸露裸露”的质子，其显正电性，的质子，其显正电性，它能与另一个水分子中氧原子的孤电它能与另一个水分子中氧原子的孤电子对产生静电作用，从而形成氢键。子对产生静电作用，从而形成氢键。氢键成因探究氢键成因探究参照参照H2O中氢键的形成，讨论中氢键的形成，讨论NH3、HF中中氢键的形成，氢键的形成，CH4为什么没有形成氢键，并为什么没有形成氢键，并讨论形成氢键的条件？讨论形成氢键的条件？（2 2）氢键的形成条件及表示方法）氢键的形成条件及表示方法X、Y为为电负性大电负性大，而原子，而原子半径较小半径较小的的且有且有孤对电子孤对电子非金属原子，可相同也可不同，如非金属原子，可相同也可不同，如F、
11、O、N等。等。XHY氢键氢键（3 3）氢键键能大小氢键键能大小：FHFOHONHN氢氢键键键键能能(kJ/mol)28.118.820.9共共 价价 键键 键键能能(kJ/mol)568462.8390.8氢键是氢键是比范德华力要比范德华力要强强而比化学键而比化学键弱弱的分子间作用力的分子间作用力观察下面表格数据，比较氢键与共价键的键能大小观察下面表格数据，比较氢键与共价键的键能大小氢键的强弱氢键的强弱与与X X和和Y Y的电负性大小有关的电负性大小有关与形成氢键的个数有关与形成氢键的个数有关 -了解了解例如：熔沸点：例如：熔沸点：H2OHFNH3液态液态易液化易液化教科书教科书P561.请解
12、释物质的下列性质：请解释物质的下列性质：（1）NH3极易溶于水。极易溶于水。（2）氟化氢的熔点比氯化氢的高。）氟化氢的熔点比氯化氢的高。2.邻羟基苯甲酸和对羟基苯甲酸是同分邻羟基苯甲酸和对羟基苯甲酸是同分异构体异构体,预测对羟基苯甲醛与邻羟基苯甲醛熔预测对羟基苯甲醛与邻羟基苯甲醛熔点的高低，并解释。点的高低，并解释。HOHHOOOC对对羟羟基基苯苯甲甲酸酸能能形形成成分子间氢键分子间氢键邻邻羟羟基基苯苯甲甲酸酸能能形形成成分子内氢键分子内氢键HOOH对羟基苯甲酸对羟基苯甲酸HHOOO邻羟基苯甲酸邻羟基苯甲酸C（4 4）氢键对物质性质的影响）氢键对物质性质的影响 . .氢键对物质溶、沸点的影响氢
13、键对物质溶、沸点的影响 分子间氢键增大了分子间的作用力使物质分子间氢键增大了分子间的作用力使物质的溶、沸点升高。的溶、沸点升高。分子内氢键减少了分子间的作用力，是物分子内氢键减少了分子间的作用力，是物质的熔沸点降低。质的熔沸点降低。. .氢键物质溶解性的影响氢键物质溶解性的影响 分子间存在氢键使得溶质分子和溶剂分分子间存在氢键使得溶质分子和溶剂分子间的作用力增大，溶质在溶剂中的溶子间的作用力增大，溶质在溶剂中的溶解度增大解度增大 。例乙醇与水任意比互溶。例乙醇与水任意比互溶水结冰时体积膨胀、密度减小水结冰时体积膨胀、密度减小,试试着解释这一原因？着解释这一原因？水分子三态与氢键的关系水分子三态
14、与氢键的关系水分子间形成的氢键水分子间形成的氢键在在固固态态水水（冰冰）中中，水水分分子子大大范范围围地地以以氢氢键键互互相相联联结结，形形成成相相当当疏疏松松的的晶晶体体，从从而而在在结结构构中中有有许许多多空空隙隙，造造成成体体积积膨膨胀胀，密密度度减减小小，因因此此冰冰能能浮浮在水面上。在水面上。 从氢键的角度分析造成尿素、醋酸、硝酸从氢键的角度分析造成尿素、醋酸、硝酸这三种相对分子质量相近的分子熔沸点相这三种相对分子质量相近的分子熔沸点相差较大的可能原因。差较大的可能原因。(熔沸点：尿素熔沸点：尿素醋酸醋酸硝酸硝酸)-课本课本P56交流与讨论交流与讨论1下列物质中不存在氢键的是下列物质
15、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
16、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 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
17、分子间作通过学习有关分子间作用力的知识，你知道下列问题用力的知识，你知道下列问题的答案吗？的答案吗？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
18、，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都是分子式。晶体的化学式都是分子式。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是不是在分子晶体中分子间只存在范德华力？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
19、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)所有所有非金属氢化物：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)几乎所有的几乎所有的酸：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比较分子晶体的
20、熔、沸点高低，实际上就比较分子晶体的熔、沸点高低，实际上就是比较分子间作用力（包括范是比较分子间作用力（包括范德华德华力和氢键）力和氢键）的大小。的大小。首先看：分子间是否有氢键的物质（首先看：分子间是否有氢键的物质（HF、H2O、NH3等），有的熔、沸点升高。等），有的熔、沸点升高。其次：（其次：（1)组成和结构相似的物质，组成和结构相似的物质，例如：烷烃、烯烃、炔烃、饱和一元醇、例如：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醛、羧酸等同系物的沸点均随着碳原子数的增加而升高。的增加而升高。相对分子质量越大，分子间作用力越相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高
21、。大，熔沸点越高。例如例如试着比较试着比较CO、N2的熔沸点高低。的熔沸点高低。在碳原子数相同的烷烃的同分异构体中，在碳原子数相同的烷烃的同分异构体中，一般来说，支链数越多一般来说，支链数越多_。如沸点：正。如沸点：正戊烷戊烷异戊烷异戊烷新戊烷；芳香烃及其衍生物苯环新戊烷；芳香烃及其衍生物苯环上的同分异构体一般按照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(2)相对分子质量接近的相对分子质量接近的,看分子极性看分子极性,对对称性差、分子极性强的称性差、分子极性强的,熔沸点高一些熔沸点高一些. COCO2 2和和和和SiOSiO2 2的一些物理性的一
22、些物理性的一些物理性的一些物理性质如下表所示。请你从两种晶质如下表所示。请你从两种晶质如下表所示。请你从两种晶质如下表所示。请你从两种晶体的构成微粒及微粒间作用力体的构成微粒及微粒间作用力体的构成微粒及微粒间作用力体的构成微粒及微粒间作用力的角度，分析导致干冰和二氧的角度，分析导致干冰和二氧的角度，分析导致干冰和二氧的角度，分析导致干冰和二氧化硅晶体性质差异的原因。化硅晶体性质差异的原因。化硅晶体性质差异的原因。化硅晶体性质差异的原因。-试着解决下面的问题试着解决下面的问题5. 5. 干冰的晶体结构干冰的晶体结构（1）二氧化碳分子的位置：在二氧化碳分子的位置：在晶体中截取一个最小的正方体，晶体
23、中截取一个最小的正方体，正方体的八个顶点都落到正方体的八个顶点都落到COCO2 2分分子的中心，在这个正方体的子的中心，在这个正方体的每每个个面心上还有一个面心上还有一个COCO2 2分子。分子。81/8+61/2=41212个个（2 2）每个晶胞含二氧化碳）每个晶胞含二氧化碳分子的个数分子的个数（3 3）与每个二氧化碳分子等距离）与每个二氧化碳分子等距离且最近的二氧化碳分子有且最近的二氧化碳分子有 由此可见，由此可见，由此可见，由此可见，与与与与COCOCOCO2 2 2 2分子距离最近的分子距离最近的分子距离最近的分子距离最近的COCOCOCO2 2 2 2分子共有分子共有分子共有分子共有
24、12121212个个个个 。思考1.如何判断晶体类型的判断？如何判断晶体类型的判断？2.如何判断晶体熔沸点的高低？如何判断晶体熔沸点的高低？一是看构成晶体微粒的种类，一是看构成晶体微粒的种类，二是看微二是看微粒之间的作用力粒之间的作用力晶体熔沸点高低的判断晶体熔沸点高低的判断1.不同晶体类型的物质：不同晶体类型的物质：原子晶体原子晶体离子晶体离子晶体分子晶体分子晶体2.同种晶体类型的物质：同种晶体类型的物质：离子晶体离子晶体晶体内微粒间作用力越大，熔沸点越高晶体内微粒间作用力越大，熔沸点越高原子晶体原子晶体离子所带电荷越多、离子半径越小，晶格能越大，离子所带电荷越多、离子半径越小，晶格能越大，
25、离子键越强，晶体熔沸点越高、硬度越大。离子键越强，晶体熔沸点越高、硬度越大。原子半径越小、键长越短、键能越大，共价键越强，原子半径越小、键长越短、键能越大，共价键越强，晶体熔沸点越高、硬度越大。晶体熔沸点越高、硬度越大。分子晶体分子晶体l组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分越大，分子间作用力越大，熔沸点越高；子间作用力越大，熔沸点越高；l具有分子间氢键的分子晶体，分子间作用力具有分子间氢键的分子晶体，分子间作用力显著增大，熔沸点升高。显著增大，熔沸点升高。l相对分子质量相近的分子晶体，分子极性越相对分子质量相近的分子晶体，分子极性越大，分子间作用
26、力越大，熔沸点越高；大，分子间作用力越大，熔沸点越高；金属晶体金属晶体金属原子半径越小、单位体积内自由电子数目越金属原子半径越小、单位体积内自由电子数目越多，金属键越强，晶体熔沸点越高、硬度越大多，金属键越强，晶体熔沸点越高、硬度越大。请大家根据我们刚请大家根据我们刚刚的讲解，完成教学刚的讲解，完成教学案的表格。案的表格。几种类型晶体的结构和性质比较几种类型晶体的结构和性质比较晶体类型晶体类型金属晶体金属晶体离子晶体离子晶体原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体结结构构构成微粒构成微粒微粒间作用力微粒间作用力性性质质熔、沸点熔、沸点硬硬度度导电性导电性举举例例金属阳离子金属阳离子和自由电子和自由电子
27、阴、阳阴、阳离子离子原子原子分子分子金属键金属键离子键离子键共价键共价键分子间分子间作用力作用力较高较高很高很高少数很高少数很高或很低或很低较低较低多数较大多数较大少数较小少数较小较大较大很大很大较小较小良导体良导体不导电不导电Cu、AlNaCl、CsCl金刚石、金刚石、SiO2干冰、干冰、冰冰熔化或溶熔化或溶于水导电于水导电固体及熔融状固体及熔融状态不导电态不导电, ,有有的溶于水能导的溶于水能导电电。混合晶体混合晶体石墨的晶体结构模型石墨的晶体结构模型石墨晶体的结构特点和性质石墨晶体的结构特点和性质分层的平面网状结构，层内分层的平面网状结构，层内C原子以原子以与周与周围的围的个个C原子结合
28、，层间为原子结合，层间为；层内最小环有层内最小环有个个C原子组成；原子组成；每个每个C原子被原子被个最小环所共用；个最小环所共用；每个最小环含有每个最小环含有个个C原子，原子，个碳碳键；个碳碳键；C原子与碳碳键个数比为原子与碳碳键个数比为。共价键共价键3分子间作用力分子间作用力632323（2）石墨晶体的导电性和润滑性）石墨晶体的导电性和润滑性（1）石墨晶体的结构特点）石墨晶体的结构特点1.下列物质中，固态时一定是分子晶体的下列物质中，固态时一定是分子晶体的是是A.酸性氧化物酸性氧化物B.非金属单质非金属单质C.碱性氧化物碱性氧化物D.含氧酸含氧酸D2.下列哪种情况下，一对物质中有且只有同下列
29、哪种情况下，一对物质中有且只有同一种作用力被克服一种作用力被克服A.使使H2和和HF气化气化B.熔融熔融C和和CaC.溶解溶解LiCl和和IClD.熔融熔融CCl4和和I2D练练习习3.下列说法中正确的是下列说法中正确的是A.离子化合物中可能含有共价键离子化合物中可能含有共价键B.分子晶体中分子内不会有离子键分子晶体中分子内不会有离子键C.分子晶体中分子内一定有共价键分子晶体中分子内一定有共价键D.原子晶体中一定有非极性共价键原子晶体中一定有非极性共价键AB练练习习4.已知某些晶体的熔点：已知某些晶体的熔点：NaCl801AlCl3190BCl3107Al2O32045SiO21723CO256.6。其中属于分子晶体的是其中属于分子晶体的是A.B.C.D.B练练习习
