1、第4节 分子间作用力与物质性质,第2章 化学键与分子间作用力,学习目标定位,1.了解分子间作用力的广泛存在及对物质性质的影响。 2.了解氢键的形成条件、类型和特点。 3.列举含有氢键的物质，知道氢键对物质性质的影响。,新知导学,达标检测,内容索引,新知导学,1.分析讨论，回答下列问题： (1)液态苯、汽油等发生汽化时，为何需要加热？,一、范德华力与物质性质,答案 液态苯、汽油等发生汽化需要吸收能量克服其分子间的相互作用。,(2)降低氯气的温度，为什么能使氯气转化为液态或固态？,答案 降低氯气的温度时，氯气分子的平均动能逐渐减小。当分子靠自身的动能不足以克服分子间相互作用力时，分子就会凝聚在一起
2、，形成液体或固体。,(3)卤素单质F2、Cl2、Br2、I2，按其相对分子质量增大的顺序，物理性质(如颜色、状态、熔点、沸点)有何变化规律？,答案 颜色逐渐加深；由气态到液态、固态；熔、沸点逐渐升高。,2.根据上述事实总结范德华力的概念及影响因素 (1)概念：物质的分子之间存在一种 叫分子间作用力，又叫范德华力。 (2)影响因素：一般来说，相对分子质量 ，范德华力 ；分子的极性 ，范德华力 。,相互作用力,越大,越大,越大,越大,1.范德华力 (1)实质：电性作用。 (2)大小：范德华力的作用能通常比化学键的键能小得多，化学键的键能一般为100600 kJmol1，而范德华力的作用能一般只有2
3、20 kJmol1。 (3)特征：范德华力没有方向性和饱和性，只要分子周围空间允许，当气体分子凝聚时，它总是尽可能多的吸引其他分子。 (4)影响因素：主要包括相对分子质量的大小、分子的空间构型以及分子中电荷分布是否均匀等。,2.范德华力对物质性质的影响 (1)对物质熔、沸点的影响 组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔、沸点就越高。例如熔、沸点：CF4N2。 在同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔、沸点就越低，如沸点：正戊烷异戊烷新戊烷。 (2)对物质溶解性的影响 溶质分子与溶剂分子之间的范德华力越大，溶解度越大。,例1 下列有关范德华力的叙述正确的是 A.范德华力的
4、实质是一种电性作用，所以范德华力是一种较弱的化学键 B.范德华力与化学键的区别是作用力的强弱不同 C.稀有气体固态时原子间不存在范德华力 D.范德华力非常微弱，故破坏范德华力不需要消耗能量,解析 范德华力是分子与分子之间的一种相互作用，其实质与化学键类似，也是一种电性作用，但两者的区别是作用力的强弱不同，化学键必须是强烈的相互作用(100600 kJmol1)，范德华力只有 220 kJmol1，故范德华力不是化学键；虽然范德华力非常微弱，但破坏它时也要消耗能量；范德华力普遍存在于分子之间，稀有气体固态时存在范德华力。,答案,解析,(1)范德华力是分子之间普遍存在的一种相互作用力，作用微弱，只
5、影响物理性质；化学键是相邻的原子之间强烈的相互作用，作用强烈，主要影响化学性质。 (2)范德华力的作用能远小于化学键的键能，范德华力不属于化学键。,规律总结,例2 下列叙述与范德华力无关的是 A.气体物质加压或降温时能凝结或凝固 B.熔、沸点高低：CH3CH3CH3(CH2)2CH3 C.干冰易升华，SO2固体不易升华 D.氯化钠的熔点较高,答案,解析,解析,1.氢键的概念及表示方法 (1)概念： 氢键是由已经与电负性 的原子形成共价键的 与另一分子中电负性 的原子之间的作用力。 (2)表示方法： 氢键的通式可用AHB表示。式中A和B表示 ，“”表示 ，“”表示 。,二、氢键与物质性质,很大,
6、氢原子,很大,F、O、N,共价键,氢键,2.氢键的形成条件 (1)要有一个与电负性很强的元素X形成强极性键的氢原子，如H2O中的氢原子。 (2)要有一个电负性很强，含有 并带有部分电荷的原子Y，如H2O中的氧原子。 (3)X和Y的 要小，这样空间位阻较小。 一般来说，能形成氢键的元素有N、O、F。所以氢键一般存在于含NH、HO、HF键的物质中，或有机化合物中的醇类和羧酸类等物质中。,孤电子对,原子半径,3.氢键的特征 (1) 氢键不是化学键，而是特殊的分子间作用力，其键能比化学键 ，比范德华力 。 (2)氢键具有一定的方向性和饱和性 XH与Y形成分子间氢键时，氢原子只能与一个Y原子形成氢键，3
7、个原子总是尽可能沿直线分布，这样可使X与Y尽量远离，使两原子间电子云的排斥作用力最小，体系能量最低，形成的氢键最强、最稳定 (如下图)。,弱,强,4.氢键的类型 (1) 氢键，如水中，OHO。(2) 氢键，如 。,分子间,分子内,5.氢键对物质物理性质的影响 (1)对物质熔、沸点的影响：分子间存在氢键的物质，物质的熔、沸点明显 ，如NH3PH3；同分异构体分子间形成氢键的物质比分子内形成氢键的物质熔、沸点 ，如邻羟基苯甲酸 对羟基苯甲酸。 (2)对物质溶解度的影响：溶剂和溶质之间形成氢键使溶质的溶解度，如NH3、甲醇、甲酸等易溶于水。 (3)对物质密度的影响：氢键的存在会使某些物质的密度反常，
8、如水的密度比冰的密度 。 (4)氢键对物质电离性质的影响：如邻苯二甲酸的电离平衡常数Ka1比对苯二甲酸的电离平衡常数Ka1 很多。,高,增大,大,小,高,(1)氢键比化学键弱，比范德华力强。既可以存在于分子之间又可以存在于分子内部。 (2)氢键有饱和性、方向性。一般XHY中三原子在同一直线上。如水结冰体积膨胀，是因为冰中所有水分子通过有方向性和饱和性的氢键互相联结成晶体，而液态水中只有大部分水分子以氢键结合成为(H2O)n。 (3)氢键的存在大大增强了分子间作用力，引起物质的熔、沸点反常。如H2O、HF、NH3的沸点分别比A、A、A族其他元素的氢化物的沸点高出许多。,例3 下列每组物质都能形成
9、分子间氢键的是 A.HClO4和H2SO4 B.CH3COOH和H2Se C.C2H5OH和NaOH D.H2O2和HNO3,答案,解析 HClO4和H2SO4可形成分子间氢键，A正确； Se的非金属性较弱，H2Se不能形成分子间氢键，B错误； NaOH是离子化合物，不能形成分子间氢键，C错误； HNO3主要形成的是分子内氢键，D错误。,解析,例4 下列物质的性质可用氢键来解释的是 A.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱 B.F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点依次升高 C. 、C2H5OH中OH上氢原子的活泼性依次减弱 D.CH3OCH3、C2H5OH的沸点依次升高,答案,解析,解
10、析 HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱是由于HX键能依次减小；F2、Cl2、Br2、I2的相对分子质量依次增大，分子间的范德华力也依次增大，所以其熔、沸点也依次增大； 、HOH、C2H5OH中OH 上氢原子的活泼性依次减弱，与OH的极性有关；CH3OCH3的沸点比C2H5OH的低是由于C2H5OH分子间形成氢键而增大了分子间作用力。,比较由分子构成的物质熔、沸点大小时，首先应考虑分子间是否存在氢键。,方法规律,学习小结,化学键、范德华力、氢键的比较,达标检测,1.下列关于范德华力影响物质性质的叙述中，正确的是 A.范德华力是决定由分子构成的物质的熔、沸点高低的唯一因素 B.范德华力与
11、物质的性质没有必然的联系 C.范德华力能够影响物质的化学性质和物理性质 D.范德华力仅是影响物质部分物理性质的一种因素,1,2,3,4,5,答案,解析,解析 范德华力不能影响物质的化学性质，仅能影响由分子构成的物质的部分物理性质，如熔、沸点及溶解性，并且不是唯一的影响因素。例如氢键也影响物质的物理性质。,2.下列叙述与范德华力无关的是 A.CO2加压时形成干冰 B.通常状况下氯化氢为气体 C.氟、氯、溴、碘单质的熔、沸点依次升高 D.氯化钾的熔点较高,答案,1,2,3,4,5,3.下列物质中不存在氢键的是 A.冰醋酸中醋酸分子之间 B.液态氟化氢中氟化氢分子之间 C.NH3H2O中的NH3与H
12、2O分子之间 D.可燃冰(CH48H2O)中甲烷分子与水分子之间,答案,解析,1,2,3,4,5,解析 只有非金属性很强的元素与氢元素形成强极性的共价键之间才可能形成氢键(如N、O、F)。CH键不是强极性共价键，CH4与H2O分子间不存在氢键。,4.下列现象不能用氢键知识解释的是 A.葡萄糖易溶于水 B.在4 时水的密度最大 C.硫酸是一种强酸 D.水通常情况下为液态,答案,解析,1,2,3,4,5,解析 葡萄糖易溶于水是因为葡萄糖分子和水分子间可以形成氢键，A正确； 水通常情况下为液态，在4 时水的密度最大，是因为水分子之间形成氢键，降温时，水分子间形成的氢键数目增多，水分子排列比较松，使密
13、度减小，B正确； 硫酸是一种强酸，在水中能全部电离，与氢键无关，C不正确； 水分子间形成氢键，因此水的熔点较高，所以水通常情况下为液态。,5.(1)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3 (NH4)4Cl(用R代表)。回答下列问题： 经X射线衍射测得化合物R的晶体结构，其局部结构如图所示。 图中虚线代表氢键，其表示式为( )NHCl、_、_。,1,2,3,4,5,答案,解析,(2)在CO2低压合成甲醇反应(CO23H2=CH3OHH2O)所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为_，原因是_ _。,1,2,3,4,5,答案,解析,H2OCH3OHCO2H2,H2O与,CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多；CO2与H2均为非极性分子，CO2分子量较大、范德华力较大,解析 比较分子晶体的沸点时注意考虑范德华力和氢键。,
