选修32.4第4节-分子间作用力与物质性质

1、 我们知道：分子内部原子间存在我们知道：分子内部原子间存在强的相互作用强的相互作用化学键，形成或化学键，形成或破坏化学键都伴随着能量变化。破坏化学键都伴随着能量变化。 如水在通电情况下分解为氢气和如水在通电情况下分解为氢气和氧气，水分子中氧气，水分子中H-O键被破坏，生键被破坏，生成成H-H、O-O键。键。2H2O=2H2 + O2通电通电固态水固态水液态水液态水气态水气态水 物质三态之间的转化也伴随着能物质三态之间的转化也伴随着能量变化。这说明：量变化。这说明：分子间也存在着分子间也存在着相互作用力。相互作用力。分子间作用力主要有两种分子间作用力主要有两种：氢键氢键范德华力范德华力 范德华力

2、：是是分子间分子间普遍存在的一普遍存在的一种相互作用力，它使得许多物质能以种相互作用力，它使得许多物质能以一定的凝聚态一定的凝聚态（固态，液态）存在。（固态，液态）存在。 物质在三态的转换过程当中，由固态物质在三态的转换过程当中，由固态到液态，由液态到气态。其间需要不同的到液态，由液态到气态。其间需要不同的环境温度，吸收相应的能量。使分子本身环境温度，吸收相应的能量。使分子本身的动能以克服范德华力的作用。的动能以克服范德华力的作用。通过化学键结合的通过化学键结合的NaCl的熔点为：的熔点为：801通过范德华力结合的通过范德华力结合的HCl的的熔点熔点：-112 沸点沸点：-85一、范德华力与物

3、质性质一、范德华力与物质性质1、范德华力：、范德华力：分子之间分子之间的相互作用力，的相互作用力，很弱很弱，比化学键小得很多，通常小，比化学键小得很多，通常小12个数量级个数量级。只能在很小的范围内存在。只能在很小的范围内存在。不属于化学键。不属于化学键。2 2、影响范德华力大小的因素、影响范德华力大小的因素结构相似的分子，结构相似的分子，相对分子质量相对分子质量越大，范德华力越大越大，范德华力越大。如卤素单质。如卤素单质分子极性越强，范德华力越大分子极性越强，范德华力越大 化学键影响物质的化学性质（主）和化学键影响物质的化学性质（主）和物理性质物理性质 范德华力影响物质的物理性质（熔、沸范德

4、华力影响物质的物理性质（熔、沸点及溶解度等）点及溶解度等） 分子间范德华力越大，熔沸点越高分子间范德华力越大，熔沸点越高3 3、范德华力对物质性质的影响、范德华力对物质性质的影响将干冰气化，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分子间作用力作用力共价键共价键思考：思考：练习：练习：下列变化过程只是克服了范德华力下列变化过程只是克服了范德华力的是（的是（ ）A A、食盐的熔化、食盐的熔化 B B、水的分解、水的分解 C C、碘单质的升华、碘单质的升华 D D、金属钠的熔化、金属钠的熔化C壁虎为什么能在天花板土爬行自

5、如壁虎为什么能在天花板土爬行自如?这曾是一个困扰这曾是一个困扰科学家一百多年的谜。用电子显微镜可观察到，壁虎科学家一百多年的谜。用电子显微镜可观察到，壁虎的四足覆盖着几十万条纤细的由角蛋白构成的纳米级的四足覆盖着几十万条纤细的由角蛋白构成的纳米级尺寸的毛。壁虎的足有多大吸力尺寸的毛。壁虎的足有多大吸力?实验证明，如果在一实验证明，如果在一个分币的面积上布满个分币的面积上布满100万条壁虎足的细毛，可以吊起万条壁虎足的细毛，可以吊起20kg重的物体。近年来，有人用计算机模拟，证明壁重的物体。近年来，有人用计算机模拟，证明壁虎的足与墙体之间的作用力在本质上是它的细毛与墙虎的足与墙体之间的作用力在本

6、质上是它的细毛与墙体之间的范德华力。体之间的范德华力。思考？夏天经常见到许多壁虎在墙壁或天花板上爬行，思考？夏天经常见到许多壁虎在墙壁或天花板上爬行，却掉不下来，为什么？却掉不下来，为什么？范徳华力的应用范徳华力的应用1、取向力、取向力:每个分子的正电荷端吸引另一个分每个分子的正电荷端吸引另一个分子的负电荷端，这种静电吸引力称为取向力子的负电荷端，这种静电吸引力称为取向力2、诱导力：非极性分子受到其他分子偶极的、诱导力：非极性分子受到其他分子偶极的诱导作用，进而使两种分子之间产生吸引力诱导作用，进而使两种分子之间产生吸引力3、色散力：核外电子不停运动，当分子靠、色散力：核外电子不停运动，当分子

7、靠近瞬间，分子之间产生静电引力。近瞬间，分子之间产生静电引力。范德华力的实质：范德华力的实质：范德华力的特征：范德华力的特征：电性作用电性作用无饱和性，无方向性无饱和性，无方向性-150-125-100-75-50-2502550751002345CH4SiH4GeH4SnH4NH3PH3AsH3SbH3HFHClHBrHIH2OH2SH2SeH2Te沸点沸点/周期周期一些氢化物的沸点一些氢化物的沸点 比较比较H2O、H2S、H2Se、H2Te的熔沸点大小？的熔沸点大小？思考：思考：-150-125-100-75-50-2502550751002345H2OH2SH2SeH2Te沸点沸点/周期

8、周期. .定义：当定义：当氢原子与氢原子与电负性大电负性大的的X X原原子子以共价键结合以共价键结合时，它们之间的共用时，它们之间的共用电子对电子对强烈地偏向强烈地偏向X X，使，使H H几乎成为几乎成为“裸露裸露”的质子的质子，这样相对显正电性，这样相对显正电性的的H H与另一分子中相对显负电性的与另一分子中相对显负电性的X(X(或或Y)Y)原子相接近并产生静电相互作原子相接近并产生静电相互作用和一定程度的轨道的重叠作用用和一定程度的轨道的重叠作用，这，这种相互作用称氢键。种相互作用称氢键。 表示：表示：氢键可以用氢键可以用XHYXHY表示表示。X X和和Y Y可以是同种可以是同种原子原子，

9、也，也可以是不同种原子。表示式中的可以是不同种原子。表示式中的实线实线表示表示共价键，共价键，虚线虚线表示氢键。表示氢键。 . . 氢键的形成氢键的形成条件条件: :XHXHY Y中中，X X和和Y Y都是电负性都是电负性较大、半径极小较大、半径极小的非金属原子的非金属原子（一般就是、（一般就是、）。、）。思考：思考：在什么样的条件下才能形成氢键？在什么样的条件下才能形成氢键？-150-125-100-75-50-2502550751002345CH4SiH4GeH4SnH4NH3PH3AsH3SbH3HFHClHBrHIH2OH2SH2SeH2Te沸点沸点/周期周期一些氢化物的沸点一些氢化物

10、的沸点 氢键的键能一般小于氢键的键能一般小于40kJ/mol40kJ/mol，强强度介于化学键和范徳华力之间度介于化学键和范徳华力之间因此因此氢氢键不属于化学键键不属于化学键，而，而属于分子间作用力属于分子间作用力的范畴的范畴。同范徳华力一样，氢键只对物。同范徳华力一样，氢键只对物质的物理性质有影响，主要表现为物质质的物理性质有影响，主要表现为物质的熔沸点升高。另外，对物质的电离和的熔沸点升高。另外，对物质的电离和溶解等也有影响。溶解等也有影响。3、氢键对物质性质的影响、氢键对物质性质的影响邻羟基苯甲醛邻羟基苯甲醛(熔点熔点:-7)对羟基苯甲醛对羟基苯甲醛(熔点熔点:115-117). .氢键

11、的氢键的存在存在(1)(1)分子间氢键分子间氢键(2)(2)分子内氢键分子内氢键5.5.氢键对物质性质的影响：氢键对物质性质的影响：对物质熔沸点的影响对物质熔沸点的影响分子分子间间氢键使物质熔点氢键使物质熔点升高升高分子分子内内氢键使物质熔点氢键使物质熔点降低降低讨论：尿素、醋酸、硝酸是相对分子质量相近讨论：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的三种分子，但这三种物质的熔点和沸点相差比较大尿素常温下是固体，熔点在比较大尿素常温下是固体，熔点在200以上；以上；醋酸的熔点为醋酸的熔点为16.6，在温度低于，在温度低于16.6时即时即凝结成冰状的固体；常温下硝

12、酸是一种具有挥凝结成冰状的固体；常温下硝酸是一种具有挥发性的液体发性的液体,熔点为熔点为-41.6 .根据上述三种物质根据上述三种物质熔、沸点差异较大的事实，分析它们可能含有熔、沸点差异较大的事实，分析它们可能含有的氢键，画出示意图的氢键，画出示意图对物质的溶解性的影响对物质的溶解性的影响讨论讨论:我们在学习化学的过程中还有什么地方能我们在学习化学的过程中还有什么地方能用氢键的知识来解释的？用氢键的知识来解释的？(1)水的水的特殊特殊物理性质物理性质(2)甲醇甲醇易溶于水易溶于水水的物理性质水的物理性质:讨论水的特殊性：讨论水的特殊性：(1)水的熔沸点比较高？水的熔沸点比较高？(2)为什么水结

13、冰后体积膨胀？为什么水结冰后体积膨胀？(3)为什么水在为什么水在4时密度最大？时密度最大？液态水中的氢键液态水中的氢键在水蒸气中水以中水以单个的H20分子形形式存在；式存在；在液态水中，经常是，经常是几个水分子通过氢键结合起来，形成（通过氢键结合起来，形成（H20）n(如如上图）；上图）；在固态水（冰）中，水分子，水分子大范围地以氢键互相联结，形成相当，形成相当疏松的晶体，从而在结构中有许多空隙，造，从而在结构中有许多空隙，造成体积膨胀，成体积膨胀，密度减小，因此冰能浮在水面上 随温度升高，同时发生，同时发生两种相反的过程：一是冰晶结构小集体受热不断崩溃，缔合分子减少；另一是水分子间距因热运动

14、不断增大0 044间，前者占主导优势，间，前者占主导优势， 4以以上，后者占主导优势，上，后者占主导优势， 4时，两者互不相让，时，两者互不相让，导致水的密度最大导致水的密度最大相似相溶相似相溶水和水和甲醇的相互溶解甲醇的相互溶解（深蓝色虚线为氢（深蓝色虚线为氢键）键）范德华力、氢键和共价键的对比范德华力、氢键和共价键的对比 水孕育生命，水养育人类。人体内水的重量约占水孕育生命，水养育人类。人体内水的重量约占70%70%。人们平常喝的天然水是由许多水分子缔合成的簇。人们平常喝的天然水是由许多水分子缔合成的簇团，参与体内生物化学作用差。人体动脉内的脂质沉积团，参与体内生物化学作用差。人体动脉内的

15、脂质沉积随着年龄增长逐渐增多，血流阻力增大，同时动脉管腔随着年龄增长逐渐增多，血流阻力增大，同时动脉管腔变窄，血流量减少。中老年人可能患动脉粥样硬化症、变窄，血流量减少。中老年人可能患动脉粥样硬化症、高脂血症和高血压症，有的人还伴发血粘度高、血糖高、高脂血症和高血压症，有的人还伴发血粘度高、血糖高、血尿酸高，产生微循环障碍，这些病变，形成心脑血管血尿酸高，产生微循环障碍，这些病变，形成心脑血管病、糖尿病等，促使人体器官功能提前衰减，缩短了人病、糖尿病等，促使人体器官功能提前衰减，缩短了人应享的自然寿命。只有认识水的结构及其变化，了解有应享的自然寿命。只有认识水的结构及其变化，了解有关的医学研究

16、成果，才能领悟喝天然水是产生上述老年关的医学研究成果，才能领悟喝天然水是产生上述老年病的重要原因，人类应企盼饮用小分子水，以祛疾养生，病的重要原因，人类应企盼饮用小分子水，以祛疾养生，益寿延年。益寿延年。 拓展视野拓展视野：昆虫靠漩涡在水上行走昆虫靠漩涡在水上行走 水中的氢键很脆弱水中的氢键很脆弱,破坏的快破坏的快,形成的也快形成的也快.总的结总的结果是水分子总是以不稳定的氢键连在一片果是水分子总是以不稳定的氢键连在一片.水的这一特水的这一特性使水有了较强的内聚力和表面性使水有了较强的内聚力和表面张力张力.由于具有较高的由于具有较高的表面张力表面张力,所以昆虫能在水面上行走所以昆虫能在水面上行

17、走.当然也和昆虫本当然也和昆虫本身所具有的结构有关系身所具有的结构有关系. 吉林雾凇吉林雾凇 雾凇是一种附着于地面物体雾凇是一种附着于地面物体( (如树枝、如树枝、电线电线) )迎风面上的白色或乳白色不透明冰层。迎风面上的白色或乳白色不透明冰层。它也是由过冷水滴凝结而成。不过，这些它也是由过冷水滴凝结而成。不过，这些过冷水滴不是从天上掉下来的，而是浮在过冷水滴不是从天上掉下来的，而是浮在气流中由风携带来的。这种水滴要比形成气流中由风携带来的。这种水滴要比形成雨凇的雨滴小许多，称为雾滴，实际上，雨凇的雨滴小许多，称为雾滴，实际上，也就是组成云的水滴。当它们撞击物体表也就是组成云的水滴。当它们撞击

18、物体表面后，会迅速冻结。由于雾凇中雾滴与雾面后，会迅速冻结。由于雾凇中雾滴与雾滴间空隙很多，因此雾凇呈完全不透明的滴间空隙很多，因此雾凇呈完全不透明的白色。雾凇轻盈洁白，附着在树木物体上，白色。雾凇轻盈洁白，附着在树木物体上，宛如琼树银花，清秀雅致，这就是树挂宛如琼树银花，清秀雅致，这就是树挂( (又又称雪挂称雪挂) )。 冰霜、雪花中的水冰霜、雪花中的水的氢键结构的氢键结构蛋白质结构中的氢键蛋白质结构中的氢键 二级结构是指多肽链借助于氢键沿一维方向排列成具有二级结构是指多肽链借助于氢键沿一维方向排列成具有周期性的结构的构象，是多肽链局部的空间结构（构象），周期性的结构的构象，是多肽链局部的空间结构（构象），主要有主要有螺旋、螺旋、折叠、折叠、转角等几种形式，它们是构转角等几种形式，它们是构成蛋白质高级结构的基本要素。成蛋白质高级结构的基本要素。 蛋白质的生物学活性和理蛋白质的生物学活性和理化性质主要决定于空间结构的完整化性质主要决定于空间结构的完整 变性作用是蛋白质受物理或化