第4节分子间作用力与物质性质2课时

第4节分子间作用力与物质的性质第2课时：氢键与物质性质-150-125-100-75-50-2502550751002345××××CH4SiH4GeH4SnH4NH3PH3AsH3SbH3HFHClHBrHIH2OH2SH2SeH2Te沸点/℃周期一些氢化物的沸点联想·质疑

比较H2O、H2S、H2Se、H2Te的熔沸点大小？水的反常膨胀原因是什么?水分子间形成的氢键１.定义：当氢原子与电负性大的X原子以共价键结合时，它们之间的共用电子对强烈地偏向X，使H几乎成为“裸露”的质子，这样相对显正电性的H与另一分子中相对显负电性的X(或Y)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，这种相互作用称氢键。

2.表示：氢键可以用X-H…Y表示。X和Y可以是同种原子，也可以是不同种原子。表示式中的实线表示共价键，虚线表示氢键。氢键的键长是指X和Y间的距离，氢键的键能是指X-H…Y分解为X—H和Y所需要的能量。键长越长，键能越小，键就越不稳定。

二.氢键与物质性质HFδ+δ-HFδ-δ+HFδ-δ+

在HF分子中，由于F原子吸引电子的能力很强，H—F键的极性很强，共用电子对强烈地偏向F原子，亦即H原子的电子云被F原子吸引，使H原子几乎成为“裸露”的质子。这个半径很小、带部分正电荷的H核，与另一个HF分子带部分负电荷的F原子相互吸引。这种静电吸引作用就是氢键。解释：HF的氢键的形成。3.

氢键的形成条件:X—H…Y中，X和Y通常都是电负性很强、半径很小的非金属原子,或者说,氢原子位于X原子和Y原子之间且X原子和Y原子具有强烈吸引电子的作用（一般就是Ｎ、Ｏ、Ｆ）。思考：在什么样的条件下才能形成氢键？-150-125-100-75-50-2502550751002345××××CH4SiH4GeH4SnH4NH3PH3AsH3SbH3HFHClHBrHIH2OH2SH2SeH2Te沸点/℃周期一些氢化物的沸点

只要具备形成氢键的条件，物质将倾向于尽可能多地生成氢键，以最大限度地降低体系的能量。一个HF分子的F-H键与另一个HF分子中的F原子的孤对电子所在轨道的轴在一条直线上。每个HF分子最多可与两个HF分子形成两个氢键。4.

氢键的特征:具有饱和性和方向性。但对方向性要求不像共价键那么高。思考：每个水分子最多可与多少个水分子形成氢键？邻羟基苯甲醛(熔点:-7℃)对羟基苯甲醛(熔点:115-117℃)5.氢键的存在(1)分子间氢键(2)分子内氢键

氢键的键能一般小于40kJ/mol，强度介于化学键和范徳华力之间．因此氢键不属于化学键，而属于分子间作用力的范畴。同范徳华力一样，氢键只对物质的物理性质有影响，主要表现为物质的熔沸点升高，另外，对物质的电离和溶解等也有影响。6.氢键对物质性质的影响(1)氢键对物质溶、沸点的影响①分子间氢键增大了分子间的作用力使物质的熔、沸点升高。例如:溶、沸点，H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。②分子内氢键的形成减弱了分子间氢键的形成,使物质的熔、沸点降低。例如：对羟基苯甲酸熔、沸点高于邻羟基苯甲酸。讨论：醋酸、硝酸是相对分子质量相近的两种分子，但这两种物质的熔点和沸点相差比较大。醋酸的熔点为16.6℃，在温度低于16.6℃时即凝结成冰状的固体；常温下硝酸是一种具有挥发性的液体,熔点为-41.6℃.根据上述两种物质熔、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。(2)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子间的作用力增大，溶质在溶剂中的溶解度增大。例如：氨气极易溶于水，甲醇、乙醇与水可以任意比互溶。●●●相似相溶──水和甲醇的相互溶解（深蓝色虚线为氢键）讨论：水独特的物理性质(1)水的熔沸点比较高？(2)为什么水结冰后体积膨胀？(3)为什么水在4℃时密度最大？水的熔点(℃)水的沸点(℃)水在0℃时密度(g/ml)水在4℃时密度(g/ml)水在20℃时密度(g/ml)水在100℃时密度(g/ml)0.00100.000.9998411.0000000.9982030.958354追根寻源液态水中的氢键在水蒸气中水以单个的H20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（H20）n(如上图）；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不断增大．0～4℃间，前者占主导优势，4℃以上，后者占主导优势，4℃时，两者互不相让，导致水的密度最大．范德华力、氢键和共价键的对比范德华力氢键共价键概念存在范围强度对性质的影响分子间普遍存在的作用力分子之间微弱熔、沸点已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一分子中电负性很强的原子之间的作用力分子间或分子内氢原子与电负性很强的N、O、F之间较弱溶解性、熔、沸点原子之间通过共用电子对形成的化学键相邻原子之间很强主要影响化学性质

水孕育生命，水养育人类。人体内水的重量约占70%。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、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，益寿延年。

拓展视野

水中的氢键很脆弱,破坏的快,形成的也快.总的结果是水分子总是以不稳定的氢键连在一片.水的这一特性使水有了较强的内聚力和表面张力.由于具有较高的表面张力,所以昆虫能在水面上行走.当然也和昆虫本身所具有的结构有关系.昆虫靠漩涡在水上行走吉林雾凇

雾凇是一种附着于地面物体(如树枝、电线)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(又称雪挂)。冰霜、雪花中的水的氢键结构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α－螺旋、β－折叠、β－转角等几种形式，它们是构成蛋白质高级结构的基本要素。

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。

变性作用是蛋白质受物理或化学因素的影响，改变其分子内部结构和性质的作用。一般认为蛋白质的二级结构和三级结构有了改变或遭到破坏，都是变性的结果。强酸、强碱使蛋白质变性，是因为强酸、强碱可以使蛋白质中的氢键断裂,从而使蛋白质发生变性.DNA的双螺旋结构(碱基以氢键配对)▲氢键广泛存在于自然界中。身体里的化学碳酸酐酶对人体清除二氧化碳贡献1．下列化合物中存在氢键的是（）

A．H2OB．H2SC．HBrD．CH42．在HCl、HBr、HI、HF中，沸点最低的是（）

A．HFB.HClC．HBrD.HI3．DNA分子的两条链之间通过氢键结合。DNA分子复制前首先将双链解开，则DNA分子复制将双链解开的过程可视为（）

A．化学变化B．物理变化

C．既有物理变化又有化学变化

D．是一种特殊的生物变化ABB练习巩固4．邻羟基苯甲醛比对羟基苯甲醛熔、沸点低的原因是（）

A．邻羟基苯甲醛不形成氢键，而对羟基苯甲醛能够形成氢键。

B．邻羟基苯甲醛形成分子内氢键，而对羟基苯甲醛能够形成分子间氢键。

C．对羟基苯甲醛比邻羟基苯甲醛体积小，分子更紧凑。

D．对羟基苯甲醛比邻羟基苯甲醛对称性高B5．在极性溶剂中，如果溶质分子和溶剂分子之间可以形成氢键，则溶质的溶解度增大，由此可知，苯酚与硝基苯在水中溶解度（）

A．前者大B．后者大

C．两者都是极性分子，都易溶于水D．两者都是有机物，都难溶于水6．下列说法中不正确的是（）

A．氢键是一种类似与共价键的化学键。

B．离子键、氢键、范德华力本质上都是静电作用。

C．只有电负性很强、半径很小的原子才能形成氢键。

D．氢键是一种分子间作用力。AA7．下列物质的性质与氢键无关的是（）

A．冰的密度比液态水的密度小B．NH3易液化