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第4節(jié)分子間作用力
【教學(xué)目標(biāo)】
1、通過(guò)對(duì)常見物質(zhì)三態(tài)的轉(zhuǎn)化和熔、沸點(diǎn)的分析，了解范德華力及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響，形成宏微結(jié)合的觀念；
2、通過(guò)對(duì)水分子和其他氧族元素的氫化物的性質(zhì)比較，了解氫鍵的形成及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響。
【教學(xué)重難點(diǎn)】
重點(diǎn)：范德華力、氫鍵含義以及對(duì)物質(zhì)性質(zhì)影響
難點(diǎn)：范德華力、氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響
【教學(xué)用具】
學(xué)案、PPT
【教學(xué)過(guò)程】
【新課引入】你是否注意到液態(tài)水變成冰時(shí)體積會(huì)膨脹 江河中的冰又總是浮在水面上 這些現(xiàn)象都與一種特殊的分子間作用力—?dú)滏I有關(guān)。
【課中講解】
一.范德華力與物質(zhì)性質(zhì)
1. 分子間作用力
2. 范德華力
注意：
（1）范德華力廣泛存在于分子間，但只有分子充分接近時(shí)才有范德華力(范德華力的作用范圍通常為0.3~0.5 nm)；
（2）范德華力存在于由共價(jià)鍵形成的多數(shù)共價(jià)化合物、絕大多數(shù)非金屬單質(zhì)及沒(méi)有化學(xué)鍵的稀有氣體之間。但像金剛石、單質(zhì)硅、二氧化硅等由原子通過(guò)共價(jià)鍵相結(jié)合形成的物質(zhì)中不存在范德華力。
3. 影響范德華力的因素
因素 內(nèi)容 舉例
相對(duì)分子質(zhì)量 一般來(lái)說(shuō)，分子結(jié)構(gòu)和組成相似的物質(zhì)，隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增加，范德華力逐漸增強(qiáng) F 分子 極性 相對(duì)分子質(zhì)量相同或相近時(shí)，分子的極性越大，范德華力越強(qiáng) CO>N
結(jié)構(gòu) 分子組成相同，但結(jié)構(gòu)不同的物質(zhì)(即互為同分異構(gòu)體)，分子的支鏈越多、對(duì)稱性越強(qiáng)，范德華力越弱 新戊烷<異戊烷<正戊烷
4. 范德華力對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響
范德華力主要影響物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)等物理性質(zhì)。范德華力越強(qiáng)，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高。如熔、沸點(diǎn)：F < Cl < Br < I ，CF4 < CCl4 < CBr4 < CI4；對(duì)二甲苯 < 間二甲苯 < 鄰二甲苯；N2 < CO。
二.氫鍵與物質(zhì)性質(zhì)
1. 氫鍵
定義 帶有部分正電荷的氫原子和另一個(gè)電負(fù)性很大并帶有部分負(fù)電荷的原子充分接近時(shí)，就產(chǎn)生靜電作用形成氫鍵
表示方法 X、Y可以是同種原子，也可以是不同種原子通常用X—H…Y 表示氫鍵,其中 X—H 表示氫原子和X 原子以共價(jià)鍵相結(jié)合，H…Y 表示H原子與Y 原子形成氫鍵
作用能 指X—H…Y分解為 X—H 和 Y 所需要的能量。氫鍵的作用能一般不超過(guò)40 kJ·mol ，比范德華力的作用能大一些，但比化學(xué)鍵的鍵能小得多
實(shí)質(zhì) 氫鍵不是化學(xué)鍵，屬于較強(qiáng)的分子間作用力
形成條件 （1）要有一個(gè)所屬元素電負(fù)性很大的原子 X 及與其形成強(qiáng)極性鍵的氫原子。 （2）要有一個(gè)所屬元素電負(fù)性很大，含有孤電子對(duì)并帶有部分負(fù)電荷的原子Y
形成條件 (3)X 和Y 的原子半徑要小，這樣空間位阻較小。一般來(lái)說(shuō)，能形成氫鍵的元素為N、O、F。所以氫鍵存在于含H—O 鍵、H—F 鍵、H—N 鍵的物質(zhì)中，如H O、HF、NH 和有機(jī)化合物中的醇類、酚類、羧酸類物質(zhì)等
分類 分子內(nèi)氫鍵 如鄰羥基苯甲醛可以形成分子內(nèi)氫鍵，如圖所示
分子間氫鍵 分子內(nèi)2個(gè)取代基距離遠(yuǎn)，如對(duì)羥基苯甲醛不能形成分子內(nèi)氫鍵，只能形成分子間氫鍵，如圖所示
特征 (1)方向性：X—H…Y 中的三個(gè)原子總是盡可能沿直線分布，這樣可使 X 與 Y 兩原子之間的排斥力最小，形成的氫鍵最強(qiáng)，體系更穩(wěn)定。 (2)飽和性：每個(gè) X—H 只能與一個(gè)Y原子形成氫鍵，原因是氫原子的半徑很小，再有一個(gè) Y 原子接近時(shí)，會(huì)受到X、Y 原子電子云的排斥
2. 氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響
（1）對(duì)物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的影響
①分子間存在氫鍵時(shí)，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)將升高。因?yàn)槲镔|(zhì)在熔化或汽化時(shí)，除破壞范德華力
外，還需要破壞分子間氫鍵，消耗更多的能量。如圖所示中 NH 、HF和H O的沸點(diǎn)反常。
②互為同分異構(gòu)體的物質(zhì)，能形成分子內(nèi)氫鍵的物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)比能形成分子間氫鍵的物質(zhì)的低，如鄰羥基苯甲醛易形成分子內(nèi)氫鍵，而對(duì)羥基苯甲醛只能形成分子間氫鍵，當(dāng)對(duì)羥基苯甲醛熔融時(shí)，克服分子間氫鍵需要較多的能量，所以對(duì)羥基苯甲醛的熔、沸點(diǎn)高于鄰羥基苯甲醛的熔、沸點(diǎn)。
注意：由分子構(gòu)成的物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)的高低主要與破壞分子間作用力(氫鍵、范德華力)消耗的能量有關(guān)。因此，有機(jī)物的同分異構(gòu)體中能形成分子間氫鍵的物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)更高。
（2）對(duì)物質(zhì)密度的影響
氫鍵的存在會(huì)使物質(zhì)的密度出現(xiàn)反常，如液態(tài)水變?yōu)楸鶗r(shí)，冰中的水分子之間最大限度地形成氫鍵，體積變大，密度會(huì)變小。
（3）對(duì)物質(zhì)溶解度的影響
①溶劑和溶質(zhì)之間存在氫鍵，則溶質(zhì)的溶解度增大。如NH 極易溶于水，甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能與水互溶，這和它們能與水分子形成氫鍵有關(guān)。
②溶液中溶質(zhì)分子或離子之間形成氫鍵時(shí)，一般會(huì)造成該溶質(zhì)的溶解度減小。如鉀、鈉、銨的碳酸氫鹽的溶解度反常地低于其對(duì)應(yīng)的正鹽的溶解度。
注意：范德華力、氫鍵和共價(jià)鍵的比較
范德華力 氫鍵 共價(jià)鍵
概念 分子之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 已經(jīng)與電負(fù)性很大的原子形成共價(jià)鍵的氫原子與另一個(gè)電負(fù)性很大的原子之間的作用力 原子間通過(guò)共用電子形成的相互作用
特征 無(wú)方向性、無(wú)飽和性 有方向性、有飽和性
強(qiáng)度 共價(jià)鍵>氫鍵>范德華力
影響 強(qiáng)度 的因 素 (1)相對(duì)分子質(zhì)量相同或相近時(shí)，分子的極性越大，范德華力越強(qiáng)。(2)一般來(lái)說(shuō)，分子結(jié)構(gòu)和組成相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越強(qiáng) 對(duì)于X—H…Y,X、Y 的電負(fù)性越大，X、Y 原子的半徑越小，氫鍵越強(qiáng) 一般,成鍵原子半徑 越 小,鍵 長(zhǎng) 越短, 鍵 能越 大, 共價(jià)鍵越強(qiáng)
對(duì)物 質(zhì)性 質(zhì)的 影響 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 (1)分子間氫鍵的存在，使物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)升高；分子內(nèi)氫鍵的存在，使物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)降低。 (2)與水分子形成氫鍵，使物質(zhì)在水中的溶解度增大 能影響分子的穩(wěn)定性，一般共價(jià)鍵越強(qiáng), 分子的穩(wěn)定性越強(qiáng)
注意：分子間作用力不等同于范德華力，對(duì)某些分子來(lái)說(shuō)，分子間作用力包括范德華力和氫鍵，氫鍵和范德華力可共存。如H O、HF、NH 的分子之間既存在范德華力，又存在氫鍵。
【課后練習(xí)】
1. 從碘水中提取碘的過(guò)程中，可供選擇的有機(jī)試劑是( )
A.苯、酒精 B.汽油、乙醇
C.四氯化碳、直餾汽油 D.二硫化碳、甘油
2. 下列事實(shí)與氫鍵有關(guān)的是
A.水加熱到很高的溫度都難
B.對(duì)羥基苯甲醛的熔、沸點(diǎn)比苯甲醛的高
C. CH 、SiH 、GeH 、SnH 的熔.對(duì)分子質(zhì)量的增大而升高
D. HCl的穩(wěn)定性強(qiáng)于 HBr
3. (吉林長(zhǎng)春實(shí)驗(yàn)中學(xué)期中)下列有關(guān)氫鍵的說(shuō)法不正確的是
A.由于氫鍵的存在，冰能浮在水面上
B.由于氫鍵的存在，乙醇比甲醚更易溶于水
C.由于氫鍵的存在,沸點(diǎn) HF>HCl>HBr>HI
D.由于氫鍵的存在，影響了蛋白質(zhì)分子獨(dú)特的結(jié)構(gòu)
4. (湖北沙市第五中學(xué)月列關(guān)于氫鍵的說(shuō)法不正確的是
A. HF 的沸點(diǎn)比 HCl 的沸點(diǎn)高于 HF分子間存在氫鍵
B.水在結(jié)冰時(shí)體積膨脹是由于子之間存在氫鍵
C.NH 的穩(wěn)定性很強(qiáng)，是因?yàn)槠溟g能形成氫鍵
D.在氨水中氨分子和水分子之在氫鍵

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