分子间作用力(范德华力、氢键)-高二化学课件(人教版2019选择性必修2)

第三节分子结构与物质的性质第二章分子结构和性质第二课时分子间作用力（范德华力、氢键）引课：壁虎为什么能紧紧贴着墙壁？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。图2-24壁虎细毛结构的仿生胶带课本P56科学•技术•社会——壁虎与范德华力学习目标1、认识分子间存在相互作用，知道范德华力是常见的分子间作用力；能说明范德华力对物质熔点、沸点等性质的影响，形成“结构决定性质”的基本观念。2、知道氢键是常见的分子间作用力；能说明氢键对物质熔点、沸点等性质的影响，能举例说明氢键对于生命的重大意义。【查阅资料】100℃时水会剧烈沸腾，3000℃时，水会分解生成氢气和氧气。这说明了什么？2H2O(l)

=2H2(g)+O2(g)

H2O(l)=H2O(g)①水的沸腾发生的是物理变化，水的分解发生的是化学变化。②水的沸腾和分解都需要破坏微粒间的作用力。水的沸腾破坏的是分子间的某种作用力，而水的分解是分子内H—O共价键被破坏。水沸腾的温度远比水分解的温度低，说明这种分子间这种作用力很弱。比化学键的键能小。降温加压时气体会液化，降温时液体会凝固，这些事实表明，分子之间存在着相互作用力——分子间作用力（包括范德华力和氢键）一、范德华力1、概念：把分子聚集在一起的作用力，称为范德华力范德华(1837-1923)：荷兰物理学家，最早研究分子间普遍存在作用力。1910年因研究气态和液态方程获诺贝尔物理学奖。实质：分子间的一种静电作用2、特点：①范德华力很弱，比化学键的键能小1~2数量级②范德华力一般没有方向性和饱和性。只要分子周围空间允许，总是尽可能多的吸引其他分子。分子HClHBrHI范德华力(kJ/mol)21.1423.1126.00共价键键能(kJ/mol)431.8366298.73、存在：①大多数共价化合物：例如：CO2、HI、H2SO4、AlCl3、各种有机化合物（如CH4）等②大多数非金属单质：例如：H2、P4、S8、C60等③各种稀有气体：例如Ar、Kr等等范德华力是分子之间普遍存在的一种相互作用力。但只有分子间充分接近（300-500pm）时才有分子间的相互作用力。注意：金刚石(C)、单质硅(Si)、二氧化硅（SiO2)等内部只有共价键，不存在分子。石墨层与层之间存在分子间作用力。分子ArCOHIHBrHCl分子量4028128.581.536.5范德华力(kJ/mol)8.508.7526.0023.1121.144、影响因素：①组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大②分子的极性越大，范德华力越大分子相对分子质量分子的极性范德华力(kJ·mol-1)CO28极性8.75N228非极性8.50卤素单质都是都是双原子分子，组成和结构相似，从F2到I2相对分子质量逐渐增大，范德华力逐渐增大，所以，熔沸点逐渐升高。【思考与讨论】怎样解释卤素单质从的熔点和沸点越来越高？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单质相对分子质量沸点/℃正戊烷7236.1异戊烷7228新戊烷72105、范德华力对物质性质的影响：范德华力主要影响物理性质，主要包括物质的熔、沸点及溶解性等（1）范德华力对物质的熔、沸点的影响——范德华力越大、熔沸点越高。①组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，物质熔、沸点越高②相对分子质量相同或相近时，分子的极性越大，物质熔、沸点越高③在同分异构体中，一般来说，支链数越多，范德华力越小，物质熔、沸点就越低（2）范德华力对物质溶解性的影响——溶质分子与溶剂分子间的范德华力越大，则溶质的溶解性越大。课堂练习1：下列关于范德华力的叙述中，正确的是(

)A．范德华力的实质也是一种电性作用，所以范德华力是一种特殊的化学键B．范德华力与化学键的区别是作用力的强弱问题C．任何分子间在任意情况下都会产生范德华力D．范德华力非常微弱，故破坏分子间的范德华力不需要消耗能量B课堂练习2：①四卤化硅SiX4的沸点如图所示。SiX4的沸点依F、Cl、Br、I次序升高的原因是_____________________均为组成和结构相似的共价化合物，范德华力随相对分子质量的增大而增大②如图为S8的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为__________________________________。S8相对分子质量大，分子间范德华力强一些氢化物的沸点(单位：℃)CH4－160SiH4－112GeH4－88SnH4－52NH3－33PH3－88AsH3－55SbH3－18H2O

100H2S

－61H2Se

－44H2Te

－2HF

20HCl

－85HBr

－67HI

－36碳族氮族氧族卤族思考：非金属元素的氢化物在固态时是分子晶体，其熔沸点与其相对分子质量有关；对于同一主族非金属元素而言，从上到下，Mr逐渐增大，熔沸点应逐渐升高，而HF、H2O、NH3却出现反常，为什么？二、氢键1、概念：氢键是一种特殊的分子间作用力，它是由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子（如水分子中的氢）与另一个电负性很大的原子（如水分子中的氧）之间的作用力。在水分子的O-H中，共用电子对强烈的偏向O，使得H几乎成为“裸露”的质子，其显正电性，它能与另一个水分子中相对显负电性的O的孤电子对产生静电作用，这种静电作用就是氢键。氢键的本质也是一种静电作用2、表示方法：3、形成条件：

氢键通常用X—H…Y—来表示,“—”表示共价键

,“…”表示形成的氢键（X、Y为N、O、F）。课本图2-25①要有与电负性很大的原子X以共价键结合的氢原子；②要有电负性很大且含有孤电子对的原子Y；③X与Y的原子半径要小。综上所述，能形成氢键的元素一般是F、O和N。O—H…ON—H…NF—H…FO—H…NO—H…F不仅氟化氢分子之间、氨分子之间存在氢键，而且它们跟水分子之间也存在氢键N—H…OF—H…O4、特点：①氢键具有方向性和饱和性方向性：A—H…B—总是尽可能在同一直线上。

饱和性：每个裸露的氢原子核只能形成一个氢键每个孤电子对也只能形成一个氢键。共价键的键能(KJ•mol-1)范德华力(KJ•mol-1)氢键(KJ•mol-1)4671118.8②氢键比化学键的键能小1~2个数量级，不属于化学键，也是一种分子间的作用力。以冰晶体为例：共价键>氢键>范德华力5、类别：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①分子间氢键②分子内氢键对羟基苯甲醛不能形成分子内氢键对羟基苯甲醛邻羟基苯甲醛邻羟基苯甲酸邻羟基硝基苯分子间氢键使物质熔、沸点升高。分子内氢键使物质的沸点和熔点降低。

6、氢键对物质性质的影响：①氢键对物质熔、沸点的影响邻羟基苯甲醛（熔点-7℃）对羟基苯甲醛（熔点115℃）NH3、H2O、HF的沸点的反常解释：沸点H2O>H2Te>H2Se>H2S同一主族元素的氢化物，结构相似。由于水分子之间可以形成氢键，增加了分子间的作用力，所以水的沸点较大。而H2Te、H2Se、H2S的相对分子质量依次减小，范德华力逐渐减小，所以H2Te、H2Se、H2S的沸点逐渐减小。解释：沸点H2O、HF、NH3沸点依次降低的原因：已知固态H2O、HF、NH3的氢键键能和结构如下：单个氢键的键能是(HF)n＞冰＞(NH3)n，而平均每个分子含氢键数：冰中2个，(HF)n和(NH3)n只有1个，气化要克服的氢键的总键能是冰＞(HF)n＞(NH3)n注意：氢键的键长一般定义为A—H…B的长度，而不是H…B的长度水的特殊物理性质熔点/℃沸点/℃ρ(0℃)ρ(4℃)ρ(20℃)ρ(100℃)0.00100.000.9998411.0000000.9982030.958354②氢键对水分子性质的影响特性：水的熔沸点比较高、冰的密度比液态水下小、水在4℃时密度最大、测定的相对分子质量比按化学式计算的大。在水蒸气中，水以单个的H2O分子形式存在；无氢键。在液态水中，经常是几个水分子通过氢键结合起来，形成(H2O)n；在固态水(冰)中，水分子大范围地以氢键互相联结(也存在范德华力)，解释：冰的密度比液态水小，在4℃时水的密度最大的原因在冰的晶体中，每个水分子周围只有4个紧邻的水分子。氢键（具有方向性）的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引。这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙。密度比液态水小。所以当冰刚刚融化为液态水时。热运动使冰的结构部分解体，水分子间的空隙减小，密度反面增大，超过4℃时，才山于热运动加剧，分子问距离加大，密度渐渐减小。冰中一个水分子周围有4个水分子冰的结构冰融化，分子间空隙减小用氢键解释这种异常性：接近水的沸点的水蒸气中存在相当量的水分子因氢键而相互缔合，形成所谓的缔合分子。解释：接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量的测定值比按化学式H2O计算出来的相对分子质量大。课堂练习3：下列有关水的叙述中，不能用氢键的知识来解释的是（）

A、0℃时，水的密度比冰大B、水的熔沸点比硫化氢的高

C、测得H2O的相对分子质量大于18D、水比硫化氢气体稳定D③氢键对溶解度的影响与水分子间能形成氢键的物质在水中的溶解度增大氨气极易溶于水、乙醇、乙醛、乙酸与水互溶而乙烷不溶于水课本P58科学•技术•社会——生物大分子中的氢键没有氢键就没有生命①氢键的形成都会使物质的熔、沸点升高。(

)②氢键是一种特殊的化学键,它广泛存在于自然界中的物质中。(

)③HF的沸点较高,是因为H—F键的键能很大。(

)④每个水分子内含有两个氢键()⑤在水蒸气、水和冰中都含有氢键()⑥分子间形成氢键能使物质的熔点和沸点升高()⑦HF的稳定性很强,是因为其分子间能形成氢键()⑧邻羟基苯甲醛的熔点比对羟基苯甲醛的熔点高()课堂练习4：判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)×××√××××课堂练习5：①常温下，在水中的溶解度乙醇大于氯乙烷，原因是_______________________________________________。乙醇与水形成分子间氢键而氯乙烷不能与水形成氢键②在常压下，甲醇的沸点(65℃)比甲醛的沸点(－19℃)高。主要原因是

___________________。甲醇分子间存在氢键③在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2=CH3OH＋H2O)中，所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为

_______________________，原因是_________________________________________________________H2O>CH3OH>CO2>H2H2O与CH3OH均为极性分子，水分子间含氢键比甲醇中多；CO2与H2均为非极性分子，CO2相对分子质量较大，范德华力较大课堂小结作用力类型范德华力氢键共价键作用微粒分子H与N、O、F原子强度比较共价键＞氢键＞范德华力影响因素组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大形成氢键元素的电负性原子半径对性质的影响影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质分子间氢键使熔、沸点升高，溶解度增大键能越大，稳定性越强

课堂达标1、共价键、离子键和范德华力都是微观粒子之间的不同作用力，现有下列物质：①Na2O2、②SiO2、③石墨、④金刚石、⑤CaCl2、⑥干冰，其中含有两种不同类型的作用力的是（

）A.①③⑤⑥B.①③⑥C.②④⑥D.①②③⑥A2、下列物质的变化中,破坏的主要是范德华力的是(

)A.碘单质的升华B.NaCl溶于水C.将冰加热变为液态D.NH4Cl受热分解A3、下列现象与氢键有关的是(

)①HF的熔、沸点比ⅦA族其他元素氢化物的高②乙醇可以和水以任意比互溶③冰的密度比液态水的密度小④水分子高温下也很稳定⑤邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低A．②③④⑤B．①②③⑤C．①②③④D．①②③④⑤B4、人们