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(共22張PPT)
第4節(jié) 分子間作用力
冰山融化現(xiàn)象是物理變化還是化學(xué)變化？
冰山融化過(guò)程中有沒(méi)有破壞其中的化學(xué)鍵？
那為什么冰山融化過(guò)程仍要吸收能量呢？
這說(shuō)明水分子之間存在著相互作用力。
聯(lián)想 · 質(zhì)疑
聯(lián)想 · 質(zhì)疑
分子間存在多種相互作用,人們將這些作用統(tǒng)稱(chēng)為分子間作用力。
1.認(rèn)識(shí)分子間作用力廣泛存在，能說(shuō)明分子間作用力對(duì)物質(zhì)熔、沸點(diǎn)等性質(zhì)的影響；
2.知道氫鍵的形成條件、類(lèi)型、特點(diǎn)，能列舉含有氫鍵的物質(zhì)，能說(shuō)明氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響。
一、范德華力與物質(zhì)性質(zhì)
1.范德華力
(1)定義:分子間普遍存在的一種相互作用力,它使許多物質(zhì)能以一定的凝聚態(tài)(固態(tài)和液態(tài))存在。
降低溫度
分子自身動(dòng)能＜范德華力
(2)特點(diǎn):
微粒間 作用力 能量
kJ·mol-1
化學(xué)鍵 100～600
范德華力 2～20
①范德華力很弱，比化學(xué)鍵鍵能小1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。
范德華力的實(shí)質(zhì)也是電性作用
②無(wú)方向性，無(wú)飽和性
③范德華力是一種短程力，作用范圍通常為0.3 0.5 nm。
液態(tài)苯、汽油等發(fā)生汽化需要吸收能量克服其分子間的相互作用。
思考與交流
Ⅰ.范德華力與化學(xué)鍵的作用微粒有什么不同
化學(xué)鍵的成鍵微粒包括原子、離子、電子,而范德華力存在于分子之間。
Ⅱ.液態(tài)苯、汽油等發(fā)生汽化時(shí),為何需要加熱
范德華力主要影響物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等物理性質(zhì)。范德華力越強(qiáng),物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)越高。
2.范德華力與物質(zhì)的性質(zhì)
組成和結(jié)構(gòu)相似的分子
相對(duì)分子質(zhì)量增大
范德華力增大
熔點(diǎn)和沸點(diǎn)升高
單質(zhì) 熔點(diǎn)/℃ 沸點(diǎn)/℃
F2 -219.6 -188.1
Cl2 -101 -34.6
Br2 -7.2 58.78
I2 113.5 184.4
表1 鹵素單質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)
Cl2
Br2
I2
化學(xué)鍵 范德華力
概念
存在范圍
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
把分子聚集在一起的作用力
分子內(nèi)、原子間
分子間
較強(qiáng)
與化學(xué)鍵相比弱的多
主要影響化學(xué)性質(zhì)
主要影響物理性質(zhì)（如熔沸點(diǎn)）
化學(xué)鍵與范德華力的比較
注意：范德華力只存在于由共價(jià)鍵形成的多數(shù)共價(jià)化合物和絕大多數(shù)非金屬單質(zhì)分子之間及稀有氣體分子之間。
歸納
聯(lián)想 · 質(zhì)疑
聯(lián)想 · 質(zhì)疑
物質(zhì)由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)時(shí)，通常是體積變小，但水結(jié)冰后體積卻會(huì)變大。
另外，在氧族元素的氫化物中，常溫、常壓下硫化氫、硒化氫、碲化氫都是氣體，只有水以液態(tài)存在。這是為什么？
水分子之間除了范德華力以外還存在其他作用力
——?dú)滏I
1.氫鍵
二、氫鍵與物質(zhì)性質(zhì)
在水分子的O-H中，共用電子對(duì)強(qiáng)烈的偏向O，使得H幾乎成為“裸露”的質(zhì)子，其顯正電性，它能與另一個(gè)水分子中相對(duì)顯負(fù)電性的O的孤電子對(duì)產(chǎn)生靜電作用，這種靜電作用就是氫鍵。
- - -
(1)定義：
它是由已經(jīng)與電負(fù)性很大的原子形成共價(jià)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。
(2)氫鍵形成的條件：
氫原子兩邊的原子所屬元素應(yīng)具有較大的電負(fù)性和較小的原子半徑。
X和Y的電負(fù)性越大，吸引電子能力越強(qiáng)，則氫鍵越強(qiáng)。
(3)氫鍵的表示形式：
X—H
…
Y
共價(jià)鍵
氫鍵
X、Y為N、O、F
O—H
…
O
N—H
…
N
F—H
…
F
X—H…Y中H和Y原子核間的距離比范德華半徑之和小,但比共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)大得多。作用力的大小：化學(xué)鍵＞氫鍵＞范德華力
每個(gè)X—H只能與一個(gè)Y原子形成氫鍵。
(4)氫鍵的特征：
①氫鍵具有方向性
②氫鍵具有飽和性
X—H…Y中的三個(gè)原子總是盡可能沿直線(xiàn)分布。使X，Y盡量遠(yuǎn)離，這樣電子云排斥作用最小，體系能量最低，氫鍵最強(qiáng)，最穩(wěn)定。
如1個(gè)水分子最多可與4個(gè)水分子形成4個(gè)氫鍵。
解釋水結(jié)成冰時(shí)，為什么體積會(huì)膨脹
冰中的水分子之間最大程度地形成氫鍵。由于氫鍵有方向性，每個(gè)水分子的兩對(duì)孤對(duì)電子和兩個(gè)氫原子只能沿著四個(gè)sp3雜化軌道的方向分別與相鄰水分子形成氫鍵。水分子之間形成的孔穴造成冰晶體的微觀空間存在空隙，反映在宏觀性質(zhì)上就是冰的密度比水的密度小，水結(jié)冰時(shí)，體積會(huì)膨脹。
低溫
冰
高溫
溫度升高使冰融化為水的過(guò)程，包括兩種過(guò)程∶水分子間的氫鍵減少，使ρ水↑；水分子的熱運(yùn)動(dòng)使ρ水↓。隨著溫度升高，在 4 ℃時(shí)兩種作用達(dá)到平衡。所以，當(dāng)溫度升高時(shí)，由0 ℃到 4 ℃時(shí)水的密度逐漸增大，4 ℃時(shí)水的密度達(dá)到最大，4℃后水的密度變小。
①分子內(nèi)氫鍵
②分子間氫鍵
鄰羥基苯甲醛
熔點(diǎn)2 ℃
沸點(diǎn)196.5℃
對(duì)羥基苯甲醛
熔點(diǎn)115 ℃
沸點(diǎn)246.6℃
分子間締合能力加強(qiáng)， 熔沸點(diǎn)更高。
(5)氫鍵的類(lèi)型：
(6)氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響：
①影響物質(zhì)的熔沸點(diǎn)
②氫鍵也影響物質(zhì)的電離、溶解等過(guò)程
氨氣極易溶于水，溶解度約為1：700；乙醇能與水任意比互溶。
如果溶質(zhì)分子與溶劑分子間可以生成氫鍵，則溶質(zhì)的溶解度增大。
a.分子間氫鍵的形成使物質(zhì)的熔沸點(diǎn)升高
b.分子內(nèi)氫鍵的形成使物質(zhì)的熔沸點(diǎn)降低
羊毛織品水洗后為什么會(huì)變形
羊毛纖維是蛋白質(zhì)構(gòu)成的，蛋白質(zhì)上的氨基和羰基可能會(huì)形成氫鍵。羊毛在浸水和干燥的過(guò)程中，會(huì)在這些氫鍵處納入水和去除水，而且其變化往往是不可逆的，從而改變了原先蛋白質(zhì)的構(gòu)造，即原先的氫鍵部位可能發(fā)生移動(dòng)，由此引起羊毛織品變形。
氫鍵的存在可以改變一些物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，對(duì)物質(zhì)構(gòu)型是有影響的，還可以影響構(gòu)象的穩(wěn)定性等。
【練一練】
1.判斷下列說(shuō)法是否正確,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”。
(1)范德華力是決定由分子構(gòu)成物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高低的唯一因素。(　　)
(2)范德華力能夠影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)。(　　)
(3)范德華力僅是影響物質(zhì)部分物理性質(zhì)的一種因素。(　　)
(4)每個(gè)水分子內(nèi)含有兩個(gè)氫鍵。(　　)
(5)冰、液態(tài)水、水蒸氣中都存在氫鍵。(　　)
2.在某種物質(zhì)中,范德華力的作用能為a kJ·mol-1,化學(xué)鍵的鍵能為b kJ·mol-1,則a、b的大小關(guān)系是(　　)
A.a>b B.a3.下列物質(zhì)發(fā)生狀態(tài)變化時(shí),克服了范德華力的是(　　)
A.食鹽熔化 B.晶體硅熔化 C.碘升華 D.氫氧化鈉熔化
C
B
4.下列物質(zhì)中不存在氫鍵的是(　　)
A.冰醋酸中醋酸分子之間
B.液態(tài)氟化氫中氟化氫分子之間
C.NH3·H2O中的NH3與H2O分子之間
D.可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子與水分子之間
D
5.下列物質(zhì)的性質(zhì)或數(shù)據(jù)與氫鍵無(wú)關(guān)的是(　　)
A.氨氣極易溶于水
B.鄰羥基苯甲酸( )的熔點(diǎn)為159 ℃,對(duì)羥基苯甲酸
( )的熔點(diǎn)為213 ℃
C.乙醚微溶于水,而乙醇可與水以任意比混溶
D.HF分解時(shí)吸收的熱量比HCl分解時(shí)吸收的熱量多
D
分子間作用力
范德華力
氫鍵
本質(zhì)
類(lèi)型
特征
本質(zhì)
形成條件
特點(diǎn)
對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響
對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響