選修32.4第4節(jié)-分子間作用力與物質(zhì)性質(zhì)

1、 我們知道：分子內(nèi)部原子間存在我們知道：分子內(nèi)部原子間存在強的相互作用強的相互作用化學(xué)鍵，形成或化學(xué)鍵，形成或破壞化學(xué)鍵都伴隨著能量變化。破壞化學(xué)鍵都伴隨著能量變化。 如水在通電情況下分解為氫氣和如水在通電情況下分解為氫氣和氧氣，水分子中氧氣，水分子中H-O鍵被破壞，生鍵被破壞，生成成H-H、O-O鍵。鍵。2H2O=2H2 + O2通電通電固態(tài)水固態(tài)水液態(tài)水液態(tài)水氣態(tài)水氣態(tài)水 物質(zhì)三態(tài)之間的轉(zhuǎn)化也伴隨著能物質(zhì)三態(tài)之間的轉(zhuǎn)化也伴隨著能量變化。這說明：量變化。這說明：分子間也存在著分子間也存在著相互作用力。相互作用力。分子間作用力主要有兩種分子間作用力主要有兩種：氫鍵氫鍵范德華力范德華力 范德華力

2、：是是分子間分子間普遍存在的一普遍存在的一種相互作用力，它使得許多物質(zhì)能以種相互作用力，它使得許多物質(zhì)能以一定的凝聚態(tài)一定的凝聚態(tài)（固態(tài)，液態(tài)）存在。（固態(tài)，液態(tài)）存在。 物質(zhì)在三態(tài)的轉(zhuǎn)換過程當(dāng)中，由固態(tài)物質(zhì)在三態(tài)的轉(zhuǎn)換過程當(dāng)中，由固態(tài)到液態(tài)，由液態(tài)到氣態(tài)。其間需要不同的到液態(tài)，由液態(tài)到氣態(tài)。其間需要不同的環(huán)境溫度，吸收相應(yīng)的能量。使分子本身環(huán)境溫度，吸收相應(yīng)的能量。使分子本身的動能以克服范德華力的作用。的動能以克服范德華力的作用。通過化學(xué)鍵結(jié)合的通過化學(xué)鍵結(jié)合的NaCl的熔點為：的熔點為：801通過范德華力結(jié)合的通過范德華力結(jié)合的HCl的的熔點熔點：-112 沸點沸點：-85一、范德華力與物

3、質(zhì)性質(zhì)一、范德華力與物質(zhì)性質(zhì)1、范德華力：、范德華力：分子之間分子之間的相互作用力，的相互作用力，很弱很弱，比化學(xué)鍵小得很多，通常小，比化學(xué)鍵小得很多，通常小12個數(shù)量級個數(shù)量級。只能在很小的范圍內(nèi)存在。只能在很小的范圍內(nèi)存在。不屬于化學(xué)鍵。不屬于化學(xué)鍵。2 2、影響范德華力大小的因素、影響范德華力大小的因素結(jié)構(gòu)相似的分子，結(jié)構(gòu)相似的分子，相對分子質(zhì)量相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大越大，范德華力越大。如鹵素單質(zhì)。如鹵素單質(zhì)分子極性越強，范德華力越大分子極性越強，范德華力越大 化學(xué)鍵影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)（主）和化學(xué)鍵影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)（主）和物理性質(zhì)物理性質(zhì) 范德華力影響物質(zhì)的物理性質(zhì)（熔、沸范德

4、華力影響物質(zhì)的物理性質(zhì)（熔、沸點及溶解度等）點及溶解度等） 分子間范德華力越大，熔沸點越高分子間范德華力越大，熔沸點越高3 3、范德華力對物質(zhì)性質(zhì)的影響、范德華力對物質(zhì)性質(zhì)的影響將干冰氣化，破壞了將干冰氣化，破壞了CO2分子晶體的分子晶體的將將CO2氣體溶于水，破壞了氣體溶于水，破壞了CO2分子的分子的分子間分子間作用力作用力共價鍵共價鍵思考：思考：練習(xí)：練習(xí)：下列變化過程只是克服了范德華力下列變化過程只是克服了范德華力的是（的是（ ）A A、食鹽的熔化、食鹽的熔化 B B、水的分解、水的分解 C C、碘單質(zhì)的升華、碘單質(zhì)的升華 D D、金屬鈉的熔化、金屬鈉的熔化C壁虎為什么能在天花板土爬行自

5、如壁虎為什么能在天花板土爬行自如?這曾是一個困擾這曾是一個困擾科學(xué)家一百多年的謎。用電子顯微鏡可觀察到，壁虎科學(xué)家一百多年的謎。用電子顯微鏡可觀察到，壁虎的四足覆蓋著幾十萬條纖細的由角蛋白構(gòu)成的納米級的四足覆蓋著幾十萬條纖細的由角蛋白構(gòu)成的納米級尺寸的毛。壁虎的足有多大吸力尺寸的毛。壁虎的足有多大吸力?實驗證明，如果在一實驗證明，如果在一個分幣的面積上布滿個分幣的面積上布滿100萬條壁虎足的細毛，可以吊起萬條壁虎足的細毛，可以吊起20kg重的物體。近年來，有人用計算機模擬，證明壁重的物體。近年來，有人用計算機模擬，證明壁虎的足與墻體之間的作用力在本質(zhì)上是它的細毛與墻虎的足與墻體之間的作用力在本

6、質(zhì)上是它的細毛與墻體之間的范德華力。體之間的范德華力。思考？夏天經(jīng)常見到許多壁虎在墻壁或天花板上爬行，思考？夏天經(jīng)常見到許多壁虎在墻壁或天花板上爬行，卻掉不下來，為什么？卻掉不下來，為什么？范徳華力的應(yīng)用范徳華力的應(yīng)用1、取向力、取向力:每個分子的正電荷端吸引另一個分每個分子的正電荷端吸引另一個分子的負電荷端，這種靜電吸引力稱為取向力子的負電荷端，這種靜電吸引力稱為取向力2、誘導(dǎo)力：非極性分子受到其他分子偶極的、誘導(dǎo)力：非極性分子受到其他分子偶極的誘導(dǎo)作用，進而使兩種分子之間產(chǎn)生吸引力誘導(dǎo)作用，進而使兩種分子之間產(chǎn)生吸引力3、色散力：核外電子不停運動，當(dāng)分子靠、色散力：核外電子不停運動，當(dāng)分子

7、靠近瞬間，分子之間產(chǎn)生靜電引力。近瞬間，分子之間產(chǎn)生靜電引力。范德華力的實質(zhì)：范德華力的實質(zhì)：范德華力的特征：范德華力的特征：電性作用電性作用無飽和性，無方向性無飽和性，無方向性-150-125-100-75-50-2502550751002345CH4SiH4GeH4SnH4NH3PH3AsH3SbH3HFHClHBrHIH2OH2SH2SeH2Te沸點沸點/周期周期一些氫化物的沸點一些氫化物的沸點 比較比較H2O、H2S、H2Se、H2Te的熔沸點大?。康娜鄯悬c大?。克伎迹核伎迹?150-125-100-75-50-2502550751002345H2OH2SH2SeH2Te沸點沸點/周期

8、周期. .定義：當(dāng)定義：當(dāng)氫原子與氫原子與電負性大電負性大的的X X原原子子以共價鍵結(jié)合以共價鍵結(jié)合時，它們之間的共用時，它們之間的共用電子對電子對強烈地偏向強烈地偏向X X，使，使H H幾乎成為幾乎成為“裸露裸露”的質(zhì)子的質(zhì)子，這樣相對顯正電性，這樣相對顯正電性的的H H與另一分子中相對顯負電性的與另一分子中相對顯負電性的X(X(或或Y)Y)原子相接近并產(chǎn)生靜電相互作原子相接近并產(chǎn)生靜電相互作用和一定程度的軌道的重疊作用用和一定程度的軌道的重疊作用，這，這種相互作用稱氫鍵。種相互作用稱氫鍵。 表示：表示：氫鍵可以用氫鍵可以用XHYXHY表示表示。X X和和Y Y可以是同種可以是同種原子原子，

9、也，也可以是不同種原子。表示式中的可以是不同種原子。表示式中的實線實線表示表示共價鍵，共價鍵，虛線虛線表示氫鍵。表示氫鍵。 . . 氫鍵的形成氫鍵的形成條件條件: :XHXHY Y中中，X X和和Y Y都是電負性都是電負性較大、半徑極小較大、半徑極小的非金屬原子的非金屬原子（一般就是、（一般就是、）。、）。思考：思考：在什么樣的條件下才能形成氫鍵？在什么樣的條件下才能形成氫鍵？-150-125-100-75-50-2502550751002345CH4SiH4GeH4SnH4NH3PH3AsH3SbH3HFHClHBrHIH2OH2SH2SeH2Te沸點沸點/周期周期一些氫化物的沸點一些氫化物

10、的沸點 氫鍵的鍵能一般小于氫鍵的鍵能一般小于40kJ/mol40kJ/mol，強強度介于化學(xué)鍵和范徳華力之間度介于化學(xué)鍵和范徳華力之間因此因此氫氫鍵不屬于化學(xué)鍵鍵不屬于化學(xué)鍵，而，而屬于分子間作用力屬于分子間作用力的范疇的范疇。同范徳華力一樣，氫鍵只對物。同范徳華力一樣，氫鍵只對物質(zhì)的物理性質(zhì)有影響，主要表現(xiàn)為物質(zhì)質(zhì)的物理性質(zhì)有影響，主要表現(xiàn)為物質(zhì)的熔沸點升高。另外，對物質(zhì)的電離和的熔沸點升高。另外，對物質(zhì)的電離和溶解等也有影響。溶解等也有影響。3、氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響、氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響鄰羥基苯甲醛鄰羥基苯甲醛(熔點熔點:-7)對羥基苯甲醛對羥基苯甲醛(熔點熔點:115-117). .氫鍵

11、的氫鍵的存在存在(1)(1)分子間氫鍵分子間氫鍵(2)(2)分子內(nèi)氫鍵分子內(nèi)氫鍵5.5.氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響：氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響：對物質(zhì)熔沸點的影響對物質(zhì)熔沸點的影響分子分子間間氫鍵使物質(zhì)熔點氫鍵使物質(zhì)熔點升高升高分子分子內(nèi)內(nèi)氫鍵使物質(zhì)熔點氫鍵使物質(zhì)熔點降低降低討論：尿素、醋酸、硝酸是相對分子質(zhì)量相近討論：尿素、醋酸、硝酸是相對分子質(zhì)量相近的三種分子，但這三種物質(zhì)的熔點和沸點相差的三種分子，但這三種物質(zhì)的熔點和沸點相差比較大尿素常溫下是固體，熔點在比較大尿素常溫下是固體，熔點在200以上；以上；醋酸的熔點為醋酸的熔點為16.6，在溫度低于，在溫度低于16.6時即時即凝結(jié)成冰狀的固體；常溫下硝

12、酸是一種具有揮凝結(jié)成冰狀的固體；常溫下硝酸是一種具有揮發(fā)性的液體發(fā)性的液體,熔點為熔點為-41.6 .根據(jù)上述三種物質(zhì)根據(jù)上述三種物質(zhì)熔、沸點差異較大的事實，分析它們可能含有熔、沸點差異較大的事實，分析它們可能含有的氫鍵，畫出示意圖的氫鍵，畫出示意圖對物質(zhì)的溶解性的影響對物質(zhì)的溶解性的影響討論討論:我們在學(xué)習(xí)化學(xué)的過程中還有什么地方能我們在學(xué)習(xí)化學(xué)的過程中還有什么地方能用氫鍵的知識來解釋的？用氫鍵的知識來解釋的？(1)水的水的特殊特殊物理性質(zhì)物理性質(zhì)(2)甲醇甲醇易溶于水易溶于水水的物理性質(zhì)水的物理性質(zhì):討論水的特殊性：討論水的特殊性：(1)水的熔沸點比較高？水的熔沸點比較高？(2)為什么水結(jié)

13、冰后體積膨脹？為什么水結(jié)冰后體積膨脹？(3)為什么水在為什么水在4時密度最大？時密度最大？液態(tài)水中的氫鍵液態(tài)水中的氫鍵在水蒸氣中水以中水以單個的H20分子形形式存在；式存在；在液態(tài)水中，經(jīng)常是，經(jīng)常是幾個水分子通過氫鍵結(jié)合起來，形成（通過氫鍵結(jié)合起來，形成（H20）n(如如上圖）；上圖）；在固態(tài)水（冰）中，水分子，水分子大范圍地以氫鍵互相聯(lián)結(jié)，形成相當(dāng)，形成相當(dāng)疏松的晶體，從而在結(jié)構(gòu)中有許多空隙，造，從而在結(jié)構(gòu)中有許多空隙，造成體積膨脹，成體積膨脹，密度減小，因此冰能浮在水面上 隨溫度升高，同時發(fā)生，同時發(fā)生兩種相反的過程：一是冰晶結(jié)構(gòu)小集體受熱不斷崩潰，締合分子減少；另一是水分子間距因熱運動

14、不斷增大0 044間，前者占主導(dǎo)優(yōu)勢，間，前者占主導(dǎo)優(yōu)勢， 4以以上，后者占主導(dǎo)優(yōu)勢，上，后者占主導(dǎo)優(yōu)勢， 4時，兩者互不相讓，時，兩者互不相讓，導(dǎo)致水的密度最大導(dǎo)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（深藍色虛線為氫（深藍色虛線為氫鍵）鍵）范德華力、氫鍵和共價鍵的對比范德華力、氫鍵和共價鍵的對比 水孕育生命，水養(yǎng)育人類。人體內(nèi)水的重量約占水孕育生命，水養(yǎng)育人類。人體內(nèi)水的重量約占70%70%。人們平常喝的天然水是由許多水分子締合成的簇。人們平常喝的天然水是由許多水分子締合成的簇團，參與體內(nèi)生物化學(xué)作用差。人體動脈內(nèi)的脂質(zhì)沉積團，參與體內(nèi)生物化學(xué)作用差。人體動脈內(nèi)的

15、脂質(zhì)沉積隨著年齡增長逐漸增多，血流阻力增大，同時動脈管腔隨著年齡增長逐漸增多，血流阻力增大，同時動脈管腔變窄，血流量減少。中老年人可能患動脈粥樣硬化癥、變窄，血流量減少。中老年人可能患動脈粥樣硬化癥、高脂血癥和高血壓癥，有的人還伴發(fā)血粘度高、血糖高、高脂血癥和高血壓癥，有的人還伴發(fā)血粘度高、血糖高、血尿酸高，產(chǎn)生微循環(huán)障礙，這些病變，形成心腦血管血尿酸高，產(chǎn)生微循環(huán)障礙，這些病變，形成心腦血管病、糖尿病等，促使人體器官功能提前衰減，縮短了人病、糖尿病等，促使人體器官功能提前衰減，縮短了人應(yīng)享的自然壽命。只有認識水的結(jié)構(gòu)及其變化，了解有應(yīng)享的自然壽命。只有認識水的結(jié)構(gòu)及其變化，了解有關(guān)的醫(yī)學(xué)研究

16、成果，才能領(lǐng)悟喝天然水是產(chǎn)生上述老年關(guān)的醫(yī)學(xué)研究成果，才能領(lǐng)悟喝天然水是產(chǎn)生上述老年病的重要原因，人類應(yīng)企盼飲用小分子水，以祛疾養(yǎng)生，病的重要原因，人類應(yīng)企盼飲用小分子水，以祛疾養(yǎng)生，益壽延年。益壽延年。 拓展視野拓展視野：昆蟲靠漩渦在水上行走昆蟲靠漩渦在水上行走 水中的氫鍵很脆弱水中的氫鍵很脆弱,破壞的快破壞的快,形成的也快形成的也快.總的結(jié)總的結(jié)果是水分子總是以不穩(wěn)定的氫鍵連在一片果是水分子總是以不穩(wěn)定的氫鍵連在一片.水的這一特水的這一特性使水有了較強的內(nèi)聚力和表面性使水有了較強的內(nèi)聚力和表面張力張力.由于具有較高的由于具有較高的表面張力表面張力,所以昆蟲能在水面上行走所以昆蟲能在水面上行

17、走.當(dāng)然也和昆蟲本當(dāng)然也和昆蟲本身所具有的結(jié)構(gòu)有關(guān)系身所具有的結(jié)構(gòu)有關(guān)系. 吉林霧凇吉林霧凇 霧凇是一種附著于地面物體霧凇是一種附著于地面物體( (如樹枝、如樹枝、電線電線) )迎風(fēng)面上的白色或乳白色不透明冰層。迎風(fēng)面上的白色或乳白色不透明冰層。它也是由過冷水滴凝結(jié)而成。不過，這些它也是由過冷水滴凝結(jié)而成。不過，這些過冷水滴不是從天上掉下來的，而是浮在過冷水滴不是從天上掉下來的，而是浮在氣流中由風(fēng)攜帶來的。這種水滴要比形成氣流中由風(fēng)攜帶來的。這種水滴要比形成雨凇的雨滴小許多，稱為霧滴，實際上，雨凇的雨滴小許多，稱為霧滴，實際上，也就是組成云的水滴。當(dāng)它們撞擊物體表也就是組成云的水滴。當(dāng)它們撞擊

18、物體表面后，會迅速凍結(jié)。由于霧凇中霧滴與霧面后，會迅速凍結(jié)。由于霧凇中霧滴與霧滴間空隙很多，因此霧凇呈完全不透明的滴間空隙很多，因此霧凇呈完全不透明的白色。霧凇輕盈潔白，附著在樹木物體上，白色。霧凇輕盈潔白，附著在樹木物體上，宛如瓊樹銀花，清秀雅致，這就是樹掛宛如瓊樹銀花，清秀雅致，這就是樹掛( (又又稱雪掛稱雪掛) )。 冰霜、雪花中的水冰霜、雪花中的水的氫鍵結(jié)構(gòu)的氫鍵結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中的氫鍵蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中的氫鍵 二級結(jié)構(gòu)是指多肽鏈借助于氫鍵沿一維方向排列成具有二級結(jié)構(gòu)是指多肽鏈借助于氫鍵沿一維方向排列成具有周期性的結(jié)構(gòu)的構(gòu)象，是多肽鏈局部的空間結(jié)構(gòu)（構(gòu)象），周期性的結(jié)構(gòu)的構(gòu)象，是多肽鏈局部的空間結(jié)構(gòu)（構(gòu)象），主要有主要有螺旋、螺旋、折疊、折疊、轉(zhuǎn)角等幾種形式，它們是構(gòu)轉(zhuǎn)角等幾種形式，它們是構(gòu)成蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的基本要素。成蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的基本要素。 蛋白質(zhì)的生物學(xué)活性和理蛋白質(zhì)的生物學(xué)活性和理化性質(zhì)主要決定于空間結(jié)構(gòu)的完整化性質(zhì)主要決定于空間結(jié)構(gòu)的完整 變性作用是蛋白質(zhì)受物理或化