分子间作用力及分子的手性 课件 【知识梳理+点播拓展】高二化学人教版（2019）选择性必修2

1.认识分子间存在相互作用，知道范德华力和氢键是两种常见的分子间作用力。2.了解分子内氢键和分子内氢键在自然界中的广泛存在及重要作用。3.结合实例初步认识分子的手性对其性质的影响。第三节分子结构与物质的性质第二课时分子间作用力手性分子第二章分子结构与性质学习目标：1.降温加压时气体会液化，降温时液体会凝固，这些事实说明了什么。2.为什么水较容易气化（100℃）而水却很难分解（1000℃也仅有极少量分解）？3.Cl2、Br2、I2都是第ⅦA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体、液体、固体的原因吗?回顾与思考分子间相互作用比共价键弱得多。构成物质的分子间有相互作用。同类物质相对分子质量越大，分子间相互作用力越大，熔沸点越高。学习任务二、分子间的作用力1.范德华力及其对物质性质的影响把分子聚集在一起的作用力,叫分子间作用力。(1)什么是范德华力？(2)范德华力的强弱怎样？范德华力不是化学键,范德华力很弱,比化学键能约小1-2数量级。分子HClHBrHI范德华力(kJ/mol)21.1423.1126.00共价键键能(kJ/mol)431.8366298.7分子相对分子质量分子的极性熔点/℃沸点/℃CO28极性-205.05-191.49N228非极性-210.00-195.81①组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。②相对分子质量相同或相近时，分子的极性越大，范德华力越大，熔、沸点越高。(3)影响范德华力有哪些因素？分子ArCOHIHBrHCl范德华力(kJ/mol)8.508.7526.0023.1121.14(4)范德华力有什么特点？①广泛存在于分子之间，但只有分子间充分接近时才有分子间的相互作用力。

②没有饱和性和方向性，只要分子周围空间允许，总是尽可能多的吸引其他分子。③范德华力主要影响物理性质熔点、沸点，溶解性等(化学键主要影响物质的化学性质)。

怎么解释卤素单质从F2~I2的熔点和沸点越来越高？思考与讨论单质相对分子质量熔点/℃沸点/℃F238-219.6-188.1Cl271-101-34.6Br2160-7.258.78I2254113.5184.4从F2~I2组成和结构相似，相对分子质量渐大，所以分子间范德华力渐大，导致熔、沸点渐高。

壁虎与范德华力壁虎为什么能在天花板上爬行自如？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？实验证明，如果在一个分币的面积上布满100万条壁虎足的细毛，可以吊起约20kg

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体之间的范德华力。百年之谜终于破解。这告诉我们，计算机模拟成为科学研究的新工具，是21世纪科学发展的新动向。后来有人仿照壁虎的足的结构，制作了一种新型的黏着材料（如图2-24)。科学•技术•社会图2－24壁虎细毛的仿生胶带氢键是一种特殊的分子间作用力，它是由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(N、O、F)之间的作用力。2.氢键及其对物质性质的影响(1)什么是氢键？(X、Y为N、O、F，“－”表示共价键，“···”表示形成的氢键)(3)氢键的形成条件有哪些？(2)怎么表示氢键？F—H···F—X－H

···Y－δ+δ-δ-图2-25常见氢键的类型如：①必须有与电负性很强的原子(如F,O,N)相连的H。②分子中必须有原子半径小、带孤电子对的电负性很强的原子(如F,O,N)存在。(3)氢键有什么特征：饱和性、方向性(4)氢键哪些类型：属于分子间作用力①分子间氢键：分子间氢键存在于如HF、H2O、NH3

、C2H5OH、CH3COOH等同种分子之间，也存在于它们相互之间。分子间的氢键②分子内氢键：不属于化学键，不属于分子间作用力。这里的氢键属于官能团之间的作用力。邻羟基苯甲醛和对羟基苯甲醛官能团完全一样，互为同分异构体，为什么它们的熔点相差那么大？问题与思考(5)氢键对物质性质的有何影响：①氢键对物质熔、沸点的影响

ⅰ.互为同分异构体的物质，能形成分子内氢键的，其熔沸点比能形成分子间氢键的物质的低。如邻羟基苯甲醛能形成分子内氢键，而对羟基苯甲醛能形成分子间氢键，所以对羟基苯甲醛的熔沸点高于邻羟基苯甲醛的熔、沸点。分子内氢键分子间氢键邻羟基苯甲醛(熔点-7℃)OHCHO对羟基苯甲醛(熔点115℃)OHCHO对于同一主族非金属元素的氢化物而言，从上到下，相对分子质量逐渐增大，熔沸点应逐渐升高。而HF、H2O、NH3却出现反常，为什么？

ⅱ.

VA～VIIA族元素的氢化物中，NH3、H2O和HF的熔沸点比同主族相邻元素氢化物的熔、沸点高，这种反常现象是由于它们各自的分子间形成了氢键。-150-125-100-75-50-2502550751002345××××CH4SiH4GeH4SnH4NH3PH3AsH3SbH3HFHClHBrHIH2OH2SH2SeH2Te沸点/℃周期一些氢化物的沸点问题与思考问题与思考为什么冰会浮在水面？装满水的玻璃瓶为什么结冰后会被撑破？0℃的冰时密度(g/ml)在4℃的水时密度(g/ml)0.921.00②氢键影响物质的密度冰的结构常温下液态水中除了含有简单H2O外，还含有通过氢键联系在一起的缔合分子(H2O)2、(H2O)3…(H2O)n等。一个水分子的氧原子与另一个水分子的氢原子沿该氧原子的一个sp3杂化轨道的方向形成氢键，因此当所有H2O全部缔合——结冰后，所有的H2O按一定的方向全部形成了氢键，成为晶体，因此在冰的结构中形成许多空隙，体积膨胀，密度减小。故冰的体积大于等质量的水的体积，冰的密度小于水的密度。③氢键影响物质的溶解性为什么氨气极易溶于水，乙醇能与水任意比互溶？问题与思考NHHHOHH···OHH···OC2H5HNH3分子与H2O分子间、乙醇分子与H2O分子间都能形成氢键，且都是极性分子，所以NH3极易溶于水，

乙醇与H2O能相互溶解。键长资料卡片表2-9某些氢键的键能和键长氢键X－H···Y键能/(KJ/mol)键长/pm代表性例子F－H···F28.1255(HF)nO－H···O18.8276冰O－H···O25.9266甲醇、乙醇N－H···F20.9268NH4FN－H···O20.9286CH3CONH2N－H···N5.4338NH3*氢键键长一定义为A－H···B的长度，而不是H···B的长度。

生物大分子中的氢键生命体中许多大分也存在氢键(如图2-28)，而且对生命物质的高级结构和生物活动具有重要的意义。例如，氢键是蛋白质具有生物活性的高级结构的重要原因，DNA双螺旋的两个螺旋链也正是通过氢键相互结合的（如图2-29)。科学•技术•社会

3.物质的溶解性有什么规律物质相互溶解的性质十分复杂，受许多因素影响。(1)影响物质溶解性的外界因素：①固体：主要因素为温度，温度升高，大部分固体溶解度增加。②气体：主要因素为温度和压强，温度升高，溶解度减小；压强增大，溶解度增大。溶剂溶质蔗糖氨气萘碘水四氯化碳极性非极性非极性极性极性非极性易溶易溶难溶难溶难溶难溶易溶易溶观察与思考观察并分析下列表格，你能得出什么结论？结构相似相互溶解①相似相溶原理：非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂(2)影响物质溶解性的结构因素有哪些ⅰ.极性相似：ⅱ.结构相似：分子结构相似的物质一般能相互溶解。如：乙醇CH3CH2OH分子中的－OH与水分子的－OH相近，因而能互溶；而戊醇CH3CH2CH2CH2CH2OH中的烃基较大，其中的－OH跟水分子的－OH相似因素小得多了，因而它大水中的溶解度明显减小。②氢键的作用：当溶质分子和溶剂分子间能形成氢键时，溶质在该溶剂中溶解度更大。如：甲醇CH3OH因是极性分子，且能与水分间形成氢键，因而能与水以任意比例互溶。(3)溶质与溶剂发生反应：当溶质和溶剂间能发生反应时，溶解度更大。如常温常压下，氨气以1:700溶于水、二氧化硫以1:40溶于水。氨分子有极性与水分子形成氢键，还能与水反应，所以极易溶于水。NH3+H2ONH3•H2O二氧化硫分子有极性且能与水反应，所以也极易溶于水。SO2+H2OH2SO3图2-30相似相溶—水和甲醇的相互溶解(虚线表示氢键)(1)比较NH3

和CH4

在水中的溶解度。怎样用“相似相溶”规律理解它们的溶解度不同？(2)为什么在日常生活中用有机溶剂（如乙酸乙酯等）溶解油漆而不用水？(3)在一个小试管里放入一小粒碘晶体，加入约5mL蒸馏水，观察碘在水中的、溶解性（若有不溶的碘，可将碘水溶液倾倒在另一个试管里继续下面的实验）。在碘水溶液中加入约1mL

四氯化碳(CCl4)，振荡试管，观察碘被四氯化碳萃取，形成紫红色的碘的四氯化碳溶液。再向试管里加入1mL

浓碘化钾(

KI)水溶液，振荡试管，溶液紫色变浅。这是由于在水溶液里可发生如下反应：

I2＋I-=I3-。实验表明碘在纯水还是在四氯化碳中溶解性较好？为什么？思考与讨论氨气极易溶于水，甲烷难溶于水。甲烷是非极性分子，难溶于分子是极性的水中；而氨分子是极性的，且能与水分形成氢键，因“相似相溶”及与水反应，所以极易溶于水。根据相似相溶原理，油漆分子是非极性的易溶于非极性的有机溶剂，难溶于极性的水。图2-31碘在水和四氯化碳中的溶解性碘在四氯化碳中的溶解性较好。非极性的碘易溶于非极性的四氯化碳中。

表2-10气体溶解度(气体的压强为1.01×105

Pa，温度为293K，在100g水中的溶解度)资料卡片气体溶解度(g)气体溶解度(g)乙炔0.117乙烯0.0149氨气52.9氢气0.00016二氧化碳0.169甲烷0.0023一氧化碳0.0028氮气0.0019氯气0.729氧气0.0043乙烷0.0062二氧化硫11.28相似相溶、形成氢键、反应反应相似相溶、反应

C氟化氢分只能形成一个氢键，而水分子能形成两个氢键，更稳定，所以沸点高。学习评价：观察下图，左图与右图是什么关系，它们能在空间里重合吗？思考与讨论左右手互为镜像左右手不能叠合左右两分了互为镜像180°180°左右两分子互为镜像能叠合不能叠合3.什么是手性分子？有手性异构体的分子。两个互为镜像的手性分子4.什么是手性碳原子？

当碳原子结合的四个原子或原子团各不相同时，该碳原子是手性碳原子(判断方法)。手性碳原子***2.下列分子中指定的碳原子（用*标记）不属于手性碳原子的是()B.丙氨酸C.葡萄糖D.甘油醛A.苹果酸HOOC—CH2—CHOH—COOH*CH3—CH—COOHNH2—*CH2—CH—CH—CH—CH—CHOOH——OH—OH—OHOH—*CH2OH—CHOHCHO—*A学习评价：5.手性分子有什么应用？手性分子在生命科学和药物生产方面有广泛的应用。

①现今使用的药物中手性药物超过50%。开发和利用有效的单一手性的药物，具有十分广阔的市场前景和巨大的经济效益。

②2001年，诺贝尔化学奖授予三位用手性催化剂生产手性药物的化学家。用他们的合成方法，可以只得到一种或者主要只得到一种手性分子，不得到或者基本上不得到它的手性异构分子，这种独特的合成方法称为手性合成。手性合成的药物生产造福人类并带来巨大的经济效益。1.什么是