資源簡介

(共25張PPT)
第三節 分子結構與物質的性質
課時2 范德華力、氫鍵
1. 認識分子間存在相互作用，了解范德華力
和氫鍵。
2. 了解分子內氫鍵和分子間氫鍵在自然界中
廣泛存在及重要作用。
H2O有固液氣三種狀態，如何轉化的？
是否破壞化學鍵？是否有能量變化？
三態變化伴隨著能量的變化，說明分子間存在相互作用力。
范德華
荷蘭物理學家，提出了范德華方程，研究了毛細作用，對附著力進行了計算，推導出物體氣、液、固三相相互轉化條件下的臨界點計算公式。
1910 年因研究氣態和液態方程獲諾貝爾物理學獎。
J.D.Van der Waals,1837-1923
一、范德華力
1. 概念：
分子間普遍存在作用力，這類分子間作用力稱為范德華力
它使得許多物質能以一定的凝聚態（固態和液態）存在
2. 本質：
分子之間的靜電作用
3. 特征：
①只存在于分子之間，分子充分接近（300-500pm）時才有范德華力
金剛石 / 硅
水
冰
水蒸氣
3. 特征：
①只存在于分子之間，分子充分接近（300-500pm）時才有范德華力
分子 Ar CO HCl HBr HI
無 745 431.8 366 298.7
8.50 8.75 21.14 23.11 26.00
分析下表數據，范德華力的大小有什么規律特點？
②范德華力很弱，比化學鍵的鍵能小1～2個數量級
③分子結構相似，相對分子質量越大，范德華力越大
④相對分子質量相近時，分子的極性越大，范德華力越大
一、范德華力
4. 對物質性質的影響：
分子 Ar CO HCl HBr HI
8.50 8.75 21.14 23.11 26.00
熔點/℃ -189.2 -205 -114.2 -86 -50.8
沸點/℃ -185.9 -191.5 -85 -67 -35.1
分析下表數據，范德華力與熔沸點的大小有什么關系？
范德華力主要影響物質的熔、沸點等物理性質
分子間的范德華力越大，物質的熔、沸點越高
加熱
加熱
加熱過程中物質狀態變化的微觀模擬過程
三態變化時破壞的是范德華力，因此，分子間的范德華力越大，物質的熔、沸點越高
單質 熔點/℃ 沸點/℃
F2 ﹣219.6 ﹣188.1
Cl2 ﹣101 ﹣34.6
Br2 ﹣7.2 58.78
I2 113.5 184.4
解釋鹵素單質熔沸點的遞變性
相對分子質量
38
71
160
254
鹵素單質的組成和結構相似
相對分子質量增大
范德華力增強
熔、沸點升高
資料卡片——壁虎與范德華力
壁虎為什么能在天花板土爬行自如？這曾是一個困擾科學家一百多年的謎。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成的納米級尺寸的毛。
壁虎的足有多大吸力？實驗證明，如果在一個分幣的面積土布滿100萬條壁虎足的細毛，可以吊起 20kg 重的物體。
近年來，有人用計算機模擬，證明壁虎的足與墻體之間的作用力在本質上是它的細毛與墻體之間的范德華力。
資料卡片——壁虎與范德華力
仿照壁虎的足的結構，人們制作了一種新型的黏著材料——壁虎膠帶，并應用到了攀爬機器人上。
預測第IVA族、第VA族、第VIA族、第VIIA族元素的氫化物的沸點相對大小
H2O、HF、NH3的相對分子質量比同主族其他氫化物的小，為什么沸點卻更高？
在水分子的O-H中，共用電子對強烈地偏向O，使得 H 幾乎成為“裸露”的質子，其顯正電性
它能與另一個水分子中相對顯負電性的O的孤電子對產生靜電作用，這種靜電作用就是氫鍵
以H2O為例，沸點反常的原因如下
467
11
18.8
H2O 分子中各種作用力大小如下表
氫鍵比化學鍵的鍵能小，不屬于化學鍵，
是除范德華力外的另一種分子間的作用力
二、氫鍵
1. 概念：
由已經與電負性很大的原子(如N、O、F)形成共價鍵的氫原子與另一個電負性很大的原子(如N、O、F)之間的作用力
2. 表示：
通常用 X—H···Y — 表示（X、Y為 N、O、F）
H
F
H
F
X H ······ Y
共價鍵
氫鍵
······
H
F
······
······
氫鍵具有方向性和飽和性
下圖為鄰羥基苯甲醛和對羥基苯甲醛，請標出其中的氫鍵
····
····
····
····
分子內氫鍵
分子間氫鍵
二、氫鍵
3. 分類：
①分子間氫鍵
普遍存在于已經與N、O、F形成共價鍵的氫原子與另外的N、O、F原子之間
②分子內氫鍵
某些物質在分子內，原子間“就近吸引”，可形成分子內的氫鍵（形成“螯合環”的特殊結構）
（一般具有較高的熔、沸點）
（使物質熔、沸點降低）
冰的密度為什么比液態水小？
氫鍵的存在迫使在四面體中心的水分子與四面體頂角方向的4個相鄰水分子相互吸引，這一排列使冰晶體中的水分子的空間利用率不高，留有相當大的空隙，其密度比液態水小。
生物大分子中含有氫鍵
DNA雙螺旋的兩個螺旋鏈是通過氫鍵相互結合的
生物大分子中含有氫鍵
氫鍵是蛋白質具有生物活性的高級結構的重要原因
【例1】下列關于范德華力的敘述中，正確的是（ ）
A．范德華力的實質也是一種電性作用，所以范德華力是一種特殊的化學鍵
B．范德華力與化學鍵的區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
題型一：范德華力
B
【變1】下列物質的變化中,破壞的主要是范德華力的是(　　)
A. 碘單質的升華
B. NaCl 溶于水
C. 將冰加熱變為液態
D. NH4Cl 受熱分解
題型一：范德華力
A
【例2】下列現象中，其原因與氫鍵存在無關的是___________。
A、水的熱穩定性比較高
B、CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔點逐漸升高
C、氨易液化，而氮氣不容易液化
D、鄰位羥基苯甲醛的沸點比對位羥基苯甲醛沸點低
E、乙醇以任意比溶于水
F 、 HF、HCl、HBr、HI的熱穩定性依次減弱
G、DNA的雙螺旋結構
H、鹵素單質從F2到I2在常溫常壓下的聚集態由氣態、液態到固態
題型二：氫鍵
ABFH
【例3】下列幾種氫鍵：①O—H ··· O　②N—H ··· N　③F—H ··· F　
④O—H ··· N，其強度由強到弱的排列順序是(　　)
A.③①④② B.①②③④ C.③②①④ D.①④③②
【例4】HOOC—COOH 與正丁酸 (CH3CH2CH2COOH) 的相對分子質量相差 2，二者的熔點分別為101 ℃、－7.9 ℃，導致這種差異的最主要原因可能是___
____________________________。
題型二：氫鍵
A
草酸分子間能形成更多氫鍵
知識導圖

展開更多......

收起↑