分子間作用力與物質(zhì)性質(zhì)

第2章化學(xué)鍵與分子間作用力第4節(jié)分子間作用力與物質(zhì)性質(zhì)思考題電解水實(shí)驗(yàn)與水的三態(tài)變化有什么區(qū)別？電解水實(shí)驗(yàn)2H2O====2H2+O2通電H2OH2OH2O2通電電解水破壞了水中的化學(xué)鍵，同時(shí)有新的化學(xué)鍵生成，是化學(xué)變化的過(guò)程。水的三態(tài)變化水的三態(tài)變化未破壞水中的化學(xué)鍵，是物理變化。但水由固態(tài)到液態(tài)，再到氣態(tài)，分子間的距離變大，并伴隨能量的變化。融化汽化這說(shuō)明了分子間存在相互作用力。一、分子間作用力1、存在分子之間2、強(qiáng)弱比化學(xué)鍵弱得多3、類(lèi)型常見(jiàn)的分子間作用力：范德華力和氫鍵二、范德華力1、定義分子間普遍存在一種相互作用力，它使得許多物質(zhì)能以一定的凝聚力(固態(tài)和液態(tài))存在。2、存在由共價(jià)鍵組成的物質(zhì)(除金剛石、晶體硅、SiO2除外)和稀有氣體3、特點(diǎn)(1)范德華力的實(shí)質(zhì)是電性作用(2)范德華力沒(méi)有飽和性和方向性(3)范德華力是一種短程作用力，作用范圍通常為0.3-0.5nm注：①同種物質(zhì)，范德華力強(qiáng)弱：固體>液體>氣體②并不是任何分子間都能產(chǎn)生范德華力(4)范德華力的作用能通常比化學(xué)鍵的鍵能小很多。分子HClHBrHI范德華力（kJ/mol）21.1423.1126.00共價(jià)鍵鍵能(kJ/mol)431.8366298.7學(xué)學(xué)觀察物質(zhì)F2Cl2Br2I2熔點(diǎn)(℃)-219.6-101-7.2113.5沸點(diǎn)(℃)-188.1-34.658.78184.4熔沸點(diǎn)依次增大范德華力依次增大相對(duì)分子質(zhì)量3871160254相對(duì)分子質(zhì)量依次增大4、范德華力對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響范德華力越大，物質(zhì)的熔沸點(diǎn)越高(1)組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越強(qiáng)，熔沸點(diǎn)越高練習(xí)比較下列物質(zhì)熔沸點(diǎn)的高低①CH4______SiH4

②CBr4______CI4

③He_____Ar<<<(2)組成相似，相對(duì)分子質(zhì)量相近的物質(zhì)，分子的極性越大，范德華力越強(qiáng)，熔沸點(diǎn)越高例如：熔沸點(diǎn)：CO>N2——只影響由分子構(gòu)成的物質(zhì)的部分物理性質(zhì)練習(xí)1、液態(tài)氯化氫汽化，破壞的作用力是_________

氯化氫氣體溶于水，破壞的作用力是_______范德華力共價(jià)鍵2、比較H2O、H2S、H2Se、H2Te的沸點(diǎn)大小H2O<H2S<H2Se<H2Te-150-125-100-75-50-2502550751002345H2OH2SH2SeH2Te沸點(diǎn)/℃周期H2S<H2Se<H2Te<H2O氫鍵的形成過(guò)程電負(fù)性大，半徑小強(qiáng)極性鍵···靜電作用和軌道重疊作用O-H···O表示方法++--++···三、氫鍵2、實(shí)質(zhì)靜電作用3、特點(diǎn)(1)有方向性盡可能沿著孤對(duì)電子的方向，盡可能使形成氫鍵的三原子在同一直線(xiàn)不一定在同一直線(xiàn)1、定義分子內(nèi)“裸露”的氫核與另一個(gè)分子帶負(fù)電荷的原子產(chǎn)生的靜電作用(2)有飽和性···一個(gè)氫原子和一對(duì)孤對(duì)電子只能形成一個(gè)氫鍵注：①每個(gè)水分子最多與4個(gè)水分子形成氫鍵②每個(gè)水分子平均含有2個(gè)氫鍵(3)氫鍵是一種短程作用力同種物質(zhì)，固態(tài)分子間的氫鍵數(shù)目比液態(tài)的多，而氣態(tài)分子間幾乎不存在氫鍵-150-125-100-75-50-2502550751002345××××CH4SiH4GeH4SnH4NH3PH3AsH3SbH3HFHClHBrHIH2OH2SH2SeH2Te沸點(diǎn)/℃周期一些氫化物的沸點(diǎn)NH3、HF中也存在氫鍵F-H···FN-H···NN-H···OO-H···NNH3HF4、表示方法X—H···Y(X、Y可相同，也可不同)強(qiáng)極性鍵氫鍵(1)氫鍵的鍵長(zhǎng)：X和Y之間的距離(2)氫鍵的鍵能：X-H···Y分解為X—H和Y所需的能量介于范德華力和化學(xué)鍵之間，是一種弱的相互作用力F—H···FO—H···ON—H···N氫鍵鍵能(kJ/mol)28.118.817.9范德華力(kJ/mol)13.416.412.1共價(jià)鍵鍵能(kJ/mol568462.8390.85、形成條件X—H···YX、Y原子所屬元素通常具有很強(qiáng)的電負(fù)性和很小的半徑。主要是N、O、F必須連有氫不一定有氫，但必須有孤對(duì)電子練習(xí)1、氯原子的電負(fù)性為3.0與氮接近，為什么NH3能形成氫鍵而HCl不能？雖然Cl與N電負(fù)性相近，但是Cl的原子半徑比N大，所以只能形成弱的氫鍵，可忽略-150-125-100-75-50-2502550751002345××××CH4SiH4GeH4SnH4NH3PH3AsH3SbH3HFHClHBrHIH2OH2SH2SeH2Te沸點(diǎn)/℃周期一些氫化物的沸點(diǎn)2、下列分子間能形成氫鍵的是________①CH3OH②CH3COOH③HCHO①②注：氫鍵除了存在于HF、H2O、NH3分子間除外，含羥基(醇或酸)或醛基的物質(zhì)能形成氫鍵3、氨氣溶于水時(shí)，大部分NH3與H2O通過(guò)氫鍵結(jié)合成NH3·H2O分子。那么NH3·H2O中可能的氫鍵形式是什么？根據(jù)氨水的性質(zhì)可推知NH3·H2O的結(jié)構(gòu)式是什么？N—H···O或O—H···N

H│

H—N…H—O││HHCHOOHCHO

OH(鄰羥基苯甲醛)(對(duì)羥基苯甲醛)熔點(diǎn)：2℃沸點(diǎn)：196.5℃熔點(diǎn)：115℃沸點(diǎn)：250℃分子內(nèi)氫鍵分子間氫鍵6、氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響——只影響由分子構(gòu)成的物質(zhì)的物理性質(zhì)(1)對(duì)熔沸點(diǎn)的影響①分子內(nèi)存在氫鍵降低了分子間作用力，使物質(zhì)的熔沸點(diǎn)降低②分子間存在氫鍵增大了分子間作用力，使物質(zhì)的熔沸點(diǎn)升高例如：NH3易液化(2)對(duì)物質(zhì)溶解度的影響溶質(zhì)和溶劑分子間存在氫鍵時(shí)，物質(zhì)的溶解度增大NH3極易溶于水例如：7、應(yīng)用(1)水結(jié)成冰浮在水面上，即ρ冰<ρ水，且體積變大冰水在冰中，水分子之間最大程度地形成氫鍵(每個(gè)水分子都形成四根氫鍵)，造成冰的微觀空間存在空隙，從而導(dǎo)致冰的密度比水小，水結(jié)冰時(shí)，體積變大(2)水的密度隨著溫度升高，先升后降，在4℃時(shí)達(dá)到最大。溫度升高時(shí)，冰融化為水的過(guò)程，包括兩個(gè)：①冰融化成水時(shí)，此時(shí)水分子不能最大程度形成氫鍵，因而水的密度變大(隨溫度升高，該作用有強(qiáng)到弱)②溫度升高，水分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，體積膨脹，密度變小(隨溫度升高，該作用有弱到強(qiáng))當(dāng)4℃，①②兩種變化過(guò)程達(dá)到平衡是，水的密度最大(3)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)化學(xué)鍵氫鍵范德華力概念作用范圍作用力強(qiáng)弱影響的性質(zhì)相鄰的原子間強(qiáng)烈的相互作用把