2.3.2 分子間作用力 氫鍵 課件-高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

選擇性必修2(人教版2019)第二章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第三節(jié)

分子的結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的性質(zhì)第2課時分子間作用力液態(tài)水固態(tài)水氣體在加壓或降溫時為什么會變?yōu)橐后w、固體？冰雪融化成水，需要吸熱；把水變成水蒸氣仍然需要吸熱。這說明水分子之間存在著相互作用力。

范德華是最早研究分子間普遍存在作用力的科學(xué)家，因而把這類分子間作用力稱為范德華力。J.D.VanderWaals,1837-1923分子間的力分子間作用力（范德華力）比較強的分子間作用力（氫鍵）

學(xué)習(xí)

目標(biāo)第2課時分子間作用力PART01PART02了解范德華力的實質(zhì)及對物質(zhì)性質(zhì)的影響。熟悉兩種常見的分子間作用力:范德華力和氫鍵;了解分子內(nèi)氫鍵和分子間氫鍵在自然界中的廣泛存在及重要作用,培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析的核心素養(yǎng)。1.認(rèn)識分子間存在相互作用，知道范德華力是常見的分子間作用力；能說明范德華力對物質(zhì)熔點、沸點等性質(zhì)的影響，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的基本觀念。2.知道氫鍵是常見的分子間作用力；能說明氫鍵對物質(zhì)熔點、沸點等性質(zhì)的影響，能舉例說明氫鍵對于生命的重大意義。3.知道物質(zhì)的溶解性與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系，了解“相似相溶”規(guī)律。夏天經(jīng)常見到許多壁虎在墻壁或天花板上爬卻掉不下來，為什么？科學(xué)?技術(shù)?社會解析：壁虎不能掉下的根本原因是壁虎足上的大量細(xì)毛與天花板之間存在范德華力。(1)定義：把分子聚集在一起的作用力稱為分子間作用力，又叫范德華力。（普遍存在于固體、液體和氣體分子間的作用力）(2)存在：[任務(wù)一]認(rèn)識范德華力本質(zhì)：是分子之間的一種靜電作用。單質(zhì)分子之間、稀有氣體原子之間、共價分子之間；石墨片層之間。金剛石(C)單質(zhì)硅(Si)內(nèi)部只有共價鍵，不存在分子大多數(shù)共價化合物，例如：1.CO2、H2SO4、HF,H2O,AlCl3、各種有機(jī)化合物等等；2.大多數(shù)非金屬單質(zhì)，例如：H2、P4、S8、C60、3.各種稀有氣體（例如Ar、Kr），等等(3)特點：（與共價鍵的區(qū)別）【思考與討論】對比下表，你對范德華力的大小有怎樣的認(rèn)識？范德華力/kJ·mol?1分子ArCOHIHBrHCl8.508.7526.0023.1121.14共價鍵鍵能/kJ·mol?1無745298.7366431.8結(jié)論1、范德華力不是化學(xué)鍵，是一種分子間的力范德華力很弱，比化學(xué)鍵的鍵能小1～2個數(shù)量級。結(jié)論2、分子的極性越大，范德華力越大。結(jié)論3、組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大。分子ArCOHIHBrHCl分子量4028128.581.536.5范德華力(kJ/mol)8.508.7526.0023.1121.14④影響范德華力的因素：分子極性越大，范德華力越大組成結(jié)構(gòu)相似的分子，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大。⑤

對物質(zhì)性質(zhì)的影響：范德華力越大，物質(zhì)的熔、沸點越高范德華力只影響物質(zhì)的物理性質(zhì)，如熔沸點組成和結(jié)構(gòu)相似的分子相對分子質(zhì)量增大→范德華力增大→熔點和沸點升高例1．下列關(guān)于范德華力的敘述中，正確的是(

)A．范德華力的實質(zhì)也是一種電性作用，所以范德華力是一種特殊的化學(xué)鍵B．范德華力與化學(xué)鍵的區(qū)別是作用力的強弱問題C．任何分子間在任意情況下都會產(chǎn)生范德華力D．范德華力非常微弱，故破壞分子間的范德華力不需要消耗能量解析:范德華力的實質(zhì)也是一種電性作用，但范德華力是分子間較弱的作用力，不是化學(xué)鍵，A錯誤；化學(xué)鍵是粒子間的強烈的相互作用，范德華力是分子間較弱的作用力，B正確；若分子間的距離足夠遠(yuǎn)，則分子間沒有范德華力，C錯誤；雖然范德華力非常微弱，但破壞它時也要消耗能量，D錯誤。B1）將干冰氣化，破壞了CO2分子的—————2）將CO2氣體溶于水，破壞了CO2分子的————范德華力共價鍵3）解釋CCl4(液體)，CH4及CF4是氣體，CI4是固體的原因。它們空間構(gòu)型均是正四面體，結(jié)構(gòu)相似，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大，聚集程度越大。范德華力比較小時呈氣態(tài)，隨范德華力增大時變?yōu)橐后w，大到一定程度時變?yōu)楣腆w【練習(xí)】4.填寫下列空格：(1)N2的沸點比CO的沸點___(填“高”或“低”)，其原因是________________________________________________________________________________。(2)BCl3的沸點比BF3的___(填“高”或“低”)，其原因是___________________________________________________。低N2為非極性分子，CO為極性分子，且二者相對分子質(zhì)量相近，極性分子間的范德華力較強，沸點更高。高BCl3與BF3的結(jié)構(gòu)相似，BCl3的相對分子質(zhì)量大，范德華力強(3)下列變化或事實與范德華力無關(guān)的是___(填字母)。A.CO2氣體加壓或降溫時變成干冰B.CS2的沸點高于N2

C.食鹽熔化C(4)比較下列物質(zhì)熔、沸點高低：D2O_____H2O

CH4_____SiH4

HCl、HBr、HI：______________><HCl<HBr<HI(5)比較HCl、HBr、HI的穩(wěn)定性順序：____________，由分子構(gòu)成的物質(zhì)的穩(wěn)定性與范德華力是否相關(guān)：___________________________________________。HCl>HBr>HI鍵能大小影響分子的熱穩(wěn)定性,范德華力的大小影響物質(zhì)的熔、沸點?；瘜W(xué)鍵范德華力概念存在范圍作用力強弱影響的性質(zhì)使原子（離子）結(jié)合的相互作用把分子聚集在一起的作用力分子內(nèi)、原子間分子間強烈微弱影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)影響物質(zhì)的物理性質(zhì)(熔、沸點及溶解度等)化學(xué)鍵與范德華力的比較【思考與預(yù)測】你能推測第VA、VIA、VIIA簡單氫化物的沸點變化規(guī)律嗎？第ⅣA族C、Si、Ge、Sn形成的氫化物的沸點如何變化？23451007550250-25-50-75-100-125-150-175沸點(℃)CH4SiH4GeH4SnH4H2OH2SH2SeH2Te周期數(shù)HHHHδ＋δ-靜電吸引氫鍵[任務(wù)二]認(rèn)識氫鍵電負(fù)性大，半徑小幾乎成為“裸露”的質(zhì)子1.定義：它是由已經(jīng)與電負(fù)性很大的原子(如N、F、O)形成共價鍵的氫原子與另一分子中電負(fù)性很大的原子之間的作用力.氫鍵的本質(zhì)是靜電作用氫鍵的本質(zhì)：是靜電吸引作用，不是化學(xué)鍵，而是特色的分子間作用力，其鍵能比化學(xué)鍵弱，比范德華力強。類型范德華力氫鍵化學(xué)鍵強度（kJ/mol）

一般是2~20一般不超過40一般是100~6002.形成條件①一個分子有與電負(fù)性很大的原子形成共價鍵的氫原子N、O、F即N-H、O-H、F-H鍵中的H②另一個分子有電負(fù)性很大的原子3.表示方法

氫鍵通常用X—HY—來表示,“—”表示共價鍵

,“…”表示形成的氫鍵（X、Y為N、O、F）?！矁r鍵氫鍵4.特征：方向性(X－H…Y盡可能在同一條直線上，使排斥作用最小，體系能量最低)飽和性(一個X－H只能和一個Y原子結(jié)合)共價鍵鍵能(kJ·mol-1)范德華力(kJ·mol-1)氫鍵(kJ·mol-1)冰462.823.1126.005、氫鍵的強弱：氫鍵比化學(xué)鍵的鍵能小1～2個數(shù)量級，但比范德華力強。強度：化學(xué)鍵>氫鍵>范德華力X—H···Y的強弱，與X和Y的電負(fù)性有關(guān)。電負(fù)性越大，氫鍵越強。如：F原子電負(fù)性最大，因而F-H…F是最強的氫鍵;原子吸引電子能力不同，所以氫鍵強弱變化順序為：

F-H…F>O-H…O>N-H…N

C原子吸引電子能力較弱，一般不形成氫鍵。6、氫鍵的類型鄰羥基苯甲醛對羥基苯甲醛分子間氫鍵分子內(nèi)氫鍵熔點：-7℃熔點：115℃5。分類類型存在影響分子間氫鍵分子內(nèi)氫鍵

普遍存在于已經(jīng)與N、O、F形成共價鍵的氫原子與另外的N、O、F原子之間。如HF、H2O、NH3

相互之間，C2H5OH、CH3COOH、H2O相互之間。物質(zhì)的熔、沸點將升高。某些物質(zhì)在分子內(nèi)也可形成氫鍵，例如當(dāng)苯酚在鄰位上有—CHO、—COOH、—OH和—NO2時，可形成分子內(nèi)的氫鍵，組成“螯合環(huán)”的特殊結(jié)構(gòu)。物質(zhì)的熔、沸點將降低。7、氫鍵的對物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)氫鍵對物質(zhì)熔、沸點的影響

VA~VIA族元素的氫化物中，NH3、H2O和HF的熔沸點比同主族相鄰元素氫化物的熔、沸點高，這種反?，F(xiàn)象是由于它們各自的分子間形成了氫鍵。名稱相對分子質(zhì)量沸點/℃甲醇3265乙烷30-89乙醇4678丙烷44-42正丙醇6097正丁烷58-0.5(2)氫鍵對物質(zhì)密度的影響水的熔點(℃)水的沸點(℃)水在0℃時密度(g/ml)水在4℃時密度(g/ml)0.00100.000.99981.0000冰的密度比液體水?。?/p>

常溫下液態(tài)水中除了含有簡單H2O外，還含有通過氫鍵聯(lián)系在一起的締合分子(H2O)2、(H2O)3……(H2O)n等。一個水分子的氧原子與另一個水分子的氫原子沿該氧原子的一個sp3雜化軌道的方向形成氫鍵，因此當(dāng)所有H2O全部締合——結(jié)冰后，所有的H2O按一定的方向全部形成了氫鍵，成為晶體，因此在冰的結(jié)構(gòu)中形成許多空隙，體積膨脹，密度減小。故冰的體積大于等質(zhì)量的水的體積，冰的密度小于水的密度。(3)氫鍵對物質(zhì)溶解度的影響溶質(zhì)分子與溶劑分子間能形成氫鍵，則能大大提高溶質(zhì)的溶解度。如HF、NH3、低級醇、醛、酮等分子都與水分子形成氫鍵，均可溶于水。

DNA分子有兩條鏈，鏈內(nèi)原子之間以很強的共價鍵結(jié)合，鏈之間則是兩條鏈上的堿基以氫鍵配對，許許多多的氫鍵將兩條鏈連成獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，這是遺傳基因復(fù)制機(jī)理的化學(xué)基礎(chǔ)。生物大分子中的氫鍵科學(xué)技術(shù)社會生物大分子中的氫鍵歸納小結(jié)作用力類型范德華力氫鍵共價鍵作用微粒分子H與N、O、F原子強度比較共價鍵＞氫鍵＞范德華力影響因素組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大形成氫鍵元素的電負(fù)性原子半徑對性質(zhì)的影響影響物質(zhì)的熔點、沸點、溶解度等物理性質(zhì)分子間氫鍵使熔、沸點升高，溶解度增大鍵能越大，穩(wěn)定性越強（主要影響化學(xué)性質(zhì)）例1.下列事實與氫鍵有關(guān)的是()①NH3的熔、沸點比PH3的高②乙醇、醋酸可以和水以任意比互溶③冰的密度比液態(tài)水的密度?、蹾Cl比HI的沸點低⑤鄰羥基苯甲酸的熔、沸點比對羥基苯甲酸的低A.①②③④⑤ B.①②③⑤C.①②③④ D.①②④⑤B例2.在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)(CO2＋3H2=CH3OH＋H2O)中，所涉及的4種物質(zhì)中，沸點從高到低的順序為

：H2O>CH3OH>CO2>H2原因是：H2O與CH3OH均為極性分子，水分子間含氫鍵比甲醇中多；CO2與H2均為非極性分子，CO2相對分子質(zhì)量較大，范德華力較大1.過氧化氫(H2O2)是一種醫(yī)用殺菌消毒劑，已知H2O2分子的結(jié)構(gòu)如下圖所示。H2O2分子不是直線形，兩個H原子猶如在半展開的書的兩面紙上，書面夾角為93°52′，而兩個O—H鍵與O—O鍵的夾角均為96°52′。試回答：（1）下列關(guān)于的說法正確的是_______。a.該分子中有極性鍵 b.該分子中有非極性鍵c.該分子中氧原子的軌道發(fā)生sp2雜化 d.該分子是非極性分子（2）H2O2分子間易形成氫鍵，該氫鍵的表示式是_____________。（3）H2O2難溶于CS2，主