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第二章
第三節 分子結構與物質性質
0
第2課時：分子間作用力
新課引入
固態水
思考：不給任何能量，液態水轉化為氣體
分子與分子之間普遍存在的作用力，它使物質以一定的凝聚態存在。
氣態水
液態水
思考：固態水轉化為氣體的過程中，是否形成游離的原子
分子間的作用力
范德華
范德華是最早研究分子間普遍存在作用力的科學家 ，因而把這類分子間的作用力稱為范德華力。
范德華力使得許多物質能以一定的凝聚態(固態和液態)存在。
把分子聚集在一起的作用力
1.范德華力及其對物質性質的影響
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。
（1）定義
分子間的作用力
1.范德華力及其對物質性質的影響
（2）特征
①范德華力很弱，約比化學鍵鍵能小 1~2 個數量級
②無飽和性和方向性
只要周圍空間允許，分子總是盡可能多地吸引其他分子。
(實質是靜電作用)
分子 HCl HBr HI
共價鍵鍵能 (kJ mol 1) 431.8 366 298.7
范德華力(kJ mol 1) 21.14 23.11 26.00
某些分子的鍵能和范德華力
分子間的作用力
②組成和結構相似，相對分子質量越大，范德華力越大
1.范德華力及其對物質性質的影響
（3）影響因素
分子 Ar CO HI HBr HCl
相對分子質量 40 28 128.5 81.5 36.5
范德華力(kJ/mol) 8.50 8.75 26.00 23.11 21.14
某些分子間的范德華力
范德華力：HI____HBr____HCl
＞
＞
范德華力：CO____Ar
＞
①相對分子量相同或相近，分子極性越大，范德華力越大
分子間的作用力
1.范德華力及其對物質性質的影響
（4）范德華力對物質物理性質的影響
①分子間作用力主要影響物質的熔點、沸點、溶解度等物理性質
物質在加熱過程中其狀態變化的微觀模擬過程
分子間的作用力
1.范德華力及其對物質性質的影響
（4）范德華力對物質物理性質的影響
①對物質的熔點、沸點的影響
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
思考：仔細閱讀表2-8，怎樣解釋鹵素單質從F2～I2的熔、沸點越來越高？
Cl2、Br2、I2的相對分子質量依次增大
范德華力依次增大
熔、沸點依次增大
②由分子構成的物質熔沸點一般很小
①對物質熔點、沸點的影響
分子間的作用力
分子 正戊烷 異戊烷 新戊烷
相對分子質量 72 72 72
沸點/℃ 36.1 25 9
某些分子的沸點
相對分子質量相同的同分異構體
空間位阻越大
范德華力越小
熔、沸點依次減小
支鏈越多，分子的對稱性越強
變式練習：
科學、技術、社會
分子間的作用力
【歸納】
分子的極性越大
相對分子質量越大
范德華力越大
物質的熔、沸點越高
1.范德華力及其對物質性質的影響
鍵能大小影響分子的熱穩定性；
范德華力的大小影響物質的熔、沸點等物理性質
課堂練習
1．(1)BCl3分子的空間結構為平面三角形，則BCl3分子為________(填“極性”或“非極性”，下同)分子，其分子中的共價鍵類型為________鍵。
(2)BF3的熔點比BCl3________(填“高”“低”或“無法確定”)。
非極性
極性
低
預測第IVA族、第VIA族元素的簡單氫化物的沸點相對大小
【思考與交流】
第IVA族
與預測結果相符
為什么H2O的沸點比H2S的高得多
第VIA族
H2O
O-H中共用電子對強烈偏向O








H
H
H
H
O
O
H幾乎成為“裸露”的質子
顯正電性
能與另一個水分子中顯負電性的
O的孤電子對產生靜電作用
分子間的作用力
(1)氫鍵定義：
由已經與電負性很強的原子形成共價鍵的氫原子(如水分子中氫)與另一電負性很大的原子(如水分子中氧)之間的作用力。
2.氫鍵及其對物質性質的影響
(2)形成條件：
① H原子:
已與電負性很大的原子形成共價鍵，即N-H、O-H、F-H鍵中的H。
② 電負性很大且原子半徑較小原子
半徑小，且能提供孤電子對。
N、O、F
分子間的作用力
2.氫鍵及其對物質性質的影響
(3)氫鍵的表示方法：
氫鍵通常用X—H…Y — 表示： “—”表示共價鍵； “…”表示形成的氫鍵
（X、Y為N、O、F，X、Y可以相同，也可以不同）
注意：氫鍵的鍵長一般定義為X—H…Y的長度，而不是H…Y的長度
O— H … O —
N— H … N —
F— H … F —
分子間的作用力
2.氫鍵及其對物質性質的影響
(4)氫鍵的本質和性質：
共價鍵的鍵能 (kJ mol 1) 范德華力(kJ mol 1) 氫鍵(kJ mol 1)
467 11 18.8
(1)氫鍵不屬于化學鍵，氫鍵比范德華力大，比化學鍵弱
(2)氫鍵的強弱與氫鍵的鍵能有關(P58表2-9)
(3)具有一定的方向性和飽和性，但本質上與共價鍵的方向性和飽和性不同。
方向性
A—H…B三個原子一般在同一方向一條直線上。原因是在這樣的方向上成鍵兩原子電子云之間的排斥力最小，形成的氫鍵最強，體系最穩定
飽和性
每一個A—H只能與一個B原子形成氫鍵，原因是H原子半徑很小，再有一個原子接近時，會受到A、B原子電子云的排斥。
每個孤電子對也只能形成一個氫鍵。

180°
分子間的作用力
2.氫鍵及其對物質性質的影響
(5)類型
01
分子內氫鍵
02
分子間氫鍵
酚羥基的鄰位有-CHO、-COOH、
-OH、-NO2時，可形成分子內氫鍵
HF、H2O、NH3 相互之間
C2H5OH、CH3COOH等相互之間
一旦分子內氫鍵形成，分子間氫鍵就無法形成了
分子間的作用力
生物大分子中的氫鍵（P58）
氫鍵是蛋白質具有生物活性的高級結構的原因
DNA雙螺旋的兩個螺旋鏈也是通過氫鍵香花結合的。
科學·技術·社會
分子間的作用力
2.氫鍵及其對物質性質的影響
化學鍵 范德華力 氫鍵
存在范圍 分子內，原子間 分子之間 分子之間
作用力強弱 較強 比化學鍵的鍵能小1～2個數量級 比化學鍵的鍵能小1～2個數量級
對物質性質的影響 主要影響 化學性質 主要影響物理性質 (如熔、沸點) 主要影響物理性質
(如熔、沸點)
歸納總結
分子間的作用力
2.氫鍵及其對物質性質的影響
(6)氫鍵對物質物理性質的影響
1）氫鍵對物質熔、沸點的影響
使物質熔、沸點降低。
分子內氫鍵：
分子間氫鍵：
使物質熔、沸點升高。
鄰羥基苯甲醛
（熔點-7 ℃）
對羥基苯甲醛
（熔點115 ℃）
ⅤA~ⅦA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，這種反常現象是由于它們各自的分子間形成了氫鍵。
分子間的作用力
教材P63頁9,10題
分子間的作用力
2.氫鍵及其對物質性質的影響
(5)氫鍵對物質物理性質的影響：
2）氫鍵對物質溶解性的影響
溶質與溶劑之間的氫鍵作用力越大，溶質溶解性越好
如：NH3極易溶于水
分子間的作用力
(6)氫鍵對物質物理性質的影響：
3）氫鍵對水分子性質的影響
熱脹冷縮，礦泉水這是怎么了？
分子間的作用力
2.氫鍵及其對物質性質的影響
(6)氫鍵對物質物理性質的影響：
3）氫鍵對水分子性質的影響
3）氫鍵對水分子性質的影響
冰中一個水分子
周圍有4個水分子
冰的結構
冰融化，分子間空隙減小
在冰的晶體中，每個水分子周圍只有4個緊鄰的水分子。氫鍵（具有方向性）的存在迫使在四面體中心的每個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。密度比液態水小。所以當冰剛剛融化為液態水時。熱運動使冰的結構部分解體，水分子間的空隙減小，密度反而增大，超過4℃時，才由于熱運動加劇，分子間距離加大，密度漸漸減小。每一個水分子內含有兩個氫鍵
①水結冰時，體積膨脹，密度降低
分子間的作用力
2.氫鍵及其對物質性質的影響
(6)氫鍵對物質物理性質的影響：
3）氫鍵對水分子性質的影響
3）氫鍵對水分子性質的影響
用氫鍵解釋這種異常性：接近水的沸點的水蒸氣中存在相當量的水分子因氫鍵而相互締合，形成所謂的締合分子。
②接近水的沸點的水蒸氣的相對分子質量的測定值比按化學式H2O計算出來的相對分子質量大。
①水結冰時，體積膨脹，密度降低
課堂小結
第三節
　分子結構與物質的性質
第2課時
氫鍵及其對物質性質的影響
概念
表示方法
范德華力及其對物質性質的影響
范德華力很弱，比化學鍵的鍵能小1～2個數量級
分子結構相似，相對分子質量越大，范德華力越大
相對分子質量相同或相近時，分子的極性越大，范德華力越大題
分子間的范德華力越大，物質的熔、沸點越高
氫鍵的本質和性質
氫鍵的分類
氫鍵對物質性質的影響
課堂練習
1.下列現象與氫鍵有關的是 (　　)
①HF的熔、沸點比ⅦA族其他元素氫化物的高
②乙醇可以和水以任意比互溶
③冰的密度比液態水的密度小
④水分子高溫下也很穩定
⑤ 鄰羥基苯甲酸的熔、沸點比對羥基苯甲酸的低
A．②③④⑤ 　B．①②③⑤ C．①②③④ D．①②③④⑤
B
課堂練習
(1) 同樣是三原子分子，水分子有極性而二氧化碳分子沒有極性。
水中兩個氧氫鍵為極性鍵，從分子結構看，水為V形，因此水分子中極性鍵的極性向量和不為零，即分子的正電中心和負電中心不重合，因此水分子是極性分子；而二氧化碳中有兩個C=O極性鍵，但二氧化碳是直線形，極性鍵的向量和為零，因此二氧化碳為非極性分子。
2.解釋下列現象：教材P63-8
(2) 同樣是直線形非極性分子，常溫下二氧化碳是氣體而二硫化碳是液體。
由于氧和硫為同一主族元素，所以CO2和CS2是組成和結構相似的分子。組成和結構相似的分子，相對分子質量越大，范德華力越大，物質的沸點越高。由于CS2的相對分子質量比CO2的大，因此，CS2的沸點比CO2的高，所以常溫下CO2是氣體而CS2是液體。
課堂練習
(3) 乙醇與水互溶，而1-戊醇在水中的溶解度卻很小。
乙醇和1-戊醇的分子結構相似，都含有烴基和羥基，乙醇中的羥基與水分子的羥基相近，因而乙醇能與水互溶；而1-戊醇中的烴基較大，其中的羥基跟水分子的羥基相似性差異較大，因而它在水中的溶解度明顯減小。
2.解釋下列現象：教材P63-8
(4) 同樣是三角錐形的氫化物，氨氣在水中極易溶解，并且很容易液化（常用作冷庫中的制冷劑），而同主族的磷化氫（PH3）卻沒有這些性質。
NH3是極性分子，易溶于水。NH3與H2O之間又能形成氫鍵，因此，氨氣極易溶于水。NH3間也能形成氫鍵，因此也易液化。而PH3與H2O之間不能形成氫鍵，PH3之間也不能形成氫鍵，因此PH3不具有NH3的性質。
課堂練習
(5)從氨合成塔里出來的H2、N2、NH3的混合物中分離出NH3，常采用加壓使NH3液化的方法：
NH3分子間可以形成氫鍵，而N2、H2分子間的范德華力很小，故NH3可采用加壓液化的方法從混合物中分離。
課堂練習
2.在CO2低壓合成甲醇反應(CO2＋3H2=CH3OH＋H2O)中，所涉及的4種物質中，沸點從高到低的順序為 ：
H2O>CH3OH>CO2>H2
3.試用有關知識解釋下列現象：
(1)乙醚(C2H5OC2H5)的相對分子質量遠大于乙醇，但乙醇的沸點卻比乙醚高很多，原因：
乙醇分子之間形成的氫鍵作用遠大于乙醚分子間的范德華力，故沸點比乙醚高很多
課堂練習
(2)從氨合成塔里出來的H2、N2、NH3的混合物中分離出NH3，常采用加壓使NH3液化的方法：
NH3分子間可以形成氫鍵，而N2、H2分子間的范德華力很小，故NH3可采用加壓液化的方法從混合物中分離
3.試用有關知識解釋下列現象：
(3)水在常溫下，其組成的化學式可用(H2O)m表示，原因：
常溫下，液態水中水分子間通過氫鍵締合成較大分子團，所以用(H2O)m表示，而不是以單個分子形式存在
課堂練習
(4) 液態水中分子間的作用力只有氫鍵嗎？水分子的穩定性受氫鍵的影響嗎？
(5) H2O與H2S都是由分子構成的物質，結構相似，且H2S的相對分子質量比H2O的相對分子質量大，為什么H2O的沸點比H2S的沸點高。
液態水分子之間的作用力主要是氫鍵，但也存在范德華力。在水分子內部存在共價鍵（O-H），由于H-O鍵鍵長短，鍵能大，故分子穩定，水分子的穩定性與氫鍵無關。
液態水中，水分子間既存在范德華力，又存在氫鍵，而氣態硫化氫中，H2S分子間只存在范德華力，故水分子間作用力大于硫化氫分子間的作用力，因此，H2O的沸點比H2S的沸點高。
3.試用有關知識解釋下列現象：

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