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(共26張PPT)
2.4.1 分子間的相互作用力
學習目標定位
1、了解分子間作用力的廣泛存在及對物質(zhì)性質(zhì)的影響。
2、了解氫鍵的形成條件、類型和特點。
3、列舉含有氫鍵的物質(zhì)，知道氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響。
一、范德華力與物質(zhì)性質(zhì)
水分解時分子內(nèi)的化學鍵發(fā)生了改變，而水的三態(tài)轉(zhuǎn)化只涉及分子間的相互作用的改變。事實證明，分子之間存在著多種相互作用，人們將這些作用統(tǒng)稱為分子間作用力。分子間作用力比化學鍵弱得多，其中最常見的一種就是范德華力。
1. 概念：
范德華力是分子之間普遍存在的一種相互作用力，它使許多物質(zhì)能以一定的聚集態(tài)（固態(tài)和液態(tài)）存在。
降低氣體溫度時，氣體分子的平均動能逐漸減小；隨著溫度降低，當分子靠自身的動能不足以克服范德華力時，分子就會聚集在一起形成液體甚至固體。
一、范德華力與物質(zhì)性質(zhì)
2. 實質(zhì)：電性作用
3. 大小：范德華力的作用能通常比化學鍵的鍵能小得多，化學鍵的鍵能一般為100～600 kJ·mol－1，而范德華力的作用能一般只有2～20 kJ·mol－1。
例如：NaCl 中將Na+、Cl－ 維系在固體中的作用是很強的離子鍵，約在 801℃ 時才能熔融；而 HCl 之間的作用力是很弱的范德華力，相應(yīng)地，HCl 的熔點低至－112℃，沸點也只有－85℃。
4. 特征：范德華力沒有方向性和飽和性，只要分子周圍空間允許，當氣體分子凝聚時，它總是盡可能多的吸引其他分子。范德華力作用范圍通常為0.3~0.5 nm。
一、范德華力與物質(zhì)性質(zhì)
5. 分類（P73 拓展視野）：
(1)取向力：極性分子相互靠近時，一個分子的正電荷端與另一個分子的負電荷端相互吸引，這種靜電吸引力稱為取向力。極性越大，取向力越大。
(2)誘導(dǎo)力：一個分子受到極性分子的誘導(dǎo)作用，導(dǎo)致正負電荷重心不重合（非極性）或距離加大（極性），進而使兩種分子之間產(chǎn)生吸引力或吸引力增強，這種吸引力叫做誘導(dǎo)力。
(3)色散力：非極性分子正負電荷重心也會發(fā)生一瞬間不重合，分子相互靠近時產(chǎn)生的靜電吸引力叫做色散力。分子越大，分子內(nèi)電子越多，色散力越大。
一、范德華力與物質(zhì)性質(zhì)
6. 影響因素：主要包括相對分子質(zhì)量的大小、分子的空間構(gòu)型以及分子中電荷分布是否均勻等。
7. 對物質(zhì)性質(zhì)的影響：
（范德華力作用微弱，只影響物理性質(zhì)；化學鍵作用強烈，主要影響化學性質(zhì)）
(1)對物質(zhì)熔、沸點的影響
①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，物質(zhì)的熔、沸點就越高。例如熔、沸點：F2 < Cl2 < Br2 < I2。
一、范德華力與物質(zhì)性質(zhì)
7. 對物質(zhì)性質(zhì)的影響：
(1)對物質(zhì)熔、沸點的影響
②組成相似且相對分子質(zhì)量相近的物質(zhì)，分子電荷分布越不均勻，范德華力越大，其熔、沸點就越高，如熔、沸點：CO > N2。
③在同分異構(gòu)體中，一般來說，支鏈數(shù)越多，熔、沸點就越低，如沸點：正戊烷 > 異戊烷 > 新戊烷。（空間結(jié)構(gòu)松散，分子間作用力弱）
(2)對物質(zhì)溶解性的影響
溶質(zhì)分子與溶劑分子之間的范德華力越大，溶解度越大。
判斷正誤
(1)范德華力的實質(zhì)是電性作用，有一定的方向性和飽和性(　　)
(2)分子間作用力就是化學鍵的一種(　　)
(3)范德華力存在于任何物質(zhì)中(　　)
(4)范德華力比化學鍵弱得多(　　)
(5)范德華力能夠影響物質(zhì)的化學性質(zhì)和物理性質(zhì)(　　)
(6)HF、HCl、HBr、HI的穩(wěn)定性依次減弱，是因為分子間作用力依次減弱(　　)
(7)水分解以及水的三態(tài)變化，水分子中的化學鍵都被破壞(　　)
×
×
×
√
×
×
×
跟蹤強化
1、下列有關(guān)范德華力的敘述正確的是(　　)
A．范德華力的實質(zhì)是一種電性作用，所以范德華力是一種較弱的化學鍵
B．范德華力與化學鍵的區(qū)別是作用力的強弱不同
C．稀有氣體固態(tài)時原子間不存在范德華力
D．范德華力非常微弱，故破壞范德華力不需要消耗能量
B
跟蹤強化
2、下列敘述與范德華力無關(guān)的是(　　)
A．氣體物質(zhì)加壓或降溫時能凝結(jié)或凝固
B．通常狀況下氯化氫為氣體
C．氟、氯、溴、碘單質(zhì)的熔、沸點依次升高
D．氯化鈉的熔點較高
D
蘇教版、滬教版
二、氫鍵與物質(zhì)性質(zhì)
水的熔點和沸點的反常現(xiàn)象以及水分子與冰晶體的性質(zhì)使人推想，水分子之間除了范德華力以外還存在其他作用力，正是這種力，使得水分子之間的相互吸引作用變得更強，造成水的熔點和沸點的反常升高。
人們計算出水分子之間的范德華力，發(fā)現(xiàn)它大約只占冰中水分子作用力測定值的1/6。為了解釋這些事實，科學家提出了氫鍵的概念。
二、氫鍵與物質(zhì)性質(zhì)
1. 概念：帶部分正電荷的氫原子和另一個分子中電負性很強的原子充分接近時，產(chǎn)生靜電作用和一定程度的軌道重疊作用，這種作用叫氫鍵。
2. 表示方法：通常用 X—H···Y 表示氫鍵，式中 X 和 Y 代表原子，“—”代表共價鍵，“···”代表氫鍵。
人教版
二、氫鍵與物質(zhì)性質(zhì)
3. 大小：在 X—H…Y中，H 和 Y 原子核間的距離比范德華半徑之和小，但比共價鍵鍵長（共價半徑之和）大得多。所以牢固程度共價鍵 > 氫鍵 > 范德華力。
氫鍵的作用能是指 X—H…Y 分解為 X—H 和 Y 所需要的能量。
4. 氫鍵的形成條件：
(1)要有一個與電負性很大的元素 X 形成強極性鍵的 H，如 H2O 中的 H 。
(2)要有一個電負性很大，含有孤對電子并帶有部分負電荷的原子Y，如H2O中的O。
(3)X 和 Y 的原子半徑要小，這樣空間位阻較小。
綜上所述：元素周期表右上角的元素更容易形成氫鍵，如 N、O、F 等。
二、氫鍵與物質(zhì)性質(zhì)
5. 氫鍵的類型
氫鍵既可以存在于分子之間，也可以存在于分子內(nèi)部的原子團之間。不同類型的氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響不同。
(1)分子內(nèi)氫鍵，如： (鄰羥基苯甲醛)。
(2)分子間氫鍵，如： (對羥基苯甲醛)。
二、氫鍵與物質(zhì)性質(zhì)
6. 氫鍵的特征
(1)方向性：X—H…Y 中的三原子總是盡可能沿直線分布，這樣可使 X 與 Y 原子電子云之間的排斥力最小，形成的氫鍵最強，體系更穩(wěn)定。
(2)飽和性：每個 X—H 只能與一個 Y 形成氫鍵，原因是氫原子的半徑小，再有一個 Y 原子接近時，會受到 X、Y 原子電子云的排斥。
只要具備形成氫鍵的條件，物質(zhì)將傾向于盡可能多地形成氫鍵，以最大限度地降低體系的能量。氫鍵形成和破壞所對應(yīng)的能量變化比較小，物質(zhì)內(nèi)部分子不斷運動變化的情況下氫鍵仍能不斷地斷裂和形成。（P75DNA）
二、氫鍵與物質(zhì)性質(zhì)
7. 氫鍵對物質(zhì)物理性質(zhì)的影響
(1)對物質(zhì)熔、沸點的影響：①分子間存在氫鍵的物質(zhì)，
物質(zhì)的熔、沸點明顯高，如 NH3 > PH3、H2O > H2S；
②同分異構(gòu)體分子間形成氫鍵的物質(zhì)比分子內(nèi)形成氫
鍵的物質(zhì)熔、沸點高，如鄰羥基苯甲醛 < 對羥基苯甲醛。
(2)對物質(zhì)溶解度的影響：溶劑和溶質(zhì)之間形成氫鍵使溶質(zhì)的溶解度增大，如NH3、甲醇、甲酸等易溶于水。
(3)分子間氫鍵的液體一般黏度較大，如甘油、濃硫酸
二、氫鍵與物質(zhì)性質(zhì)
7. 氫鍵對物質(zhì)物理性質(zhì)的影響
(4)對物質(zhì)密度的影響：氫鍵的存在會使某些物質(zhì)的密度反常，如水的密度比冰的密度大。
(5)氫鍵對物質(zhì)電離性質(zhì)的影響：
如 鄰苯二甲酸 的電離平衡常數(shù) Ka1 比 對苯二甲酸 的電離平衡常數(shù) Ka1 小很多。
二、氫鍵與物質(zhì)性質(zhì)
8. 水獨特的物理性質(zhì)（P77 追根尋源）
冰中的水分子之間最大限度地形成氫鍵。
(1)水的沸點比硫化氫高。（水中有氫鍵）
(2)冰的密度比水的密度小。
每個水分子的兩對孤對電子和兩個氫原子沿著四個 sp3 雜化軌道的方向分別與相鄰水分子形成氫鍵，因此每個水分子只能與周圍四個水分子接觸。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小。
二、氫鍵與物質(zhì)性質(zhì)
8. 水獨特的物理性質(zhì)（P77 追根尋源）
(3)4℃時水的密度最大。
①升高溫度，水分子間氫鍵減少，水的體積變小，密度變大。
②升高溫度，水分子的熱運動加快，水的體積變大，密度變小。
隨著溫度升高，①的作用由強變?nèi)酰诘淖饔糜扇踝儚姡?℃的時候達到平衡。
0~4℃密度逐漸增大，4℃時密度達到最大，4℃后密度變小。
(4)羊毛織品水洗后會變形。（氨基與羧基與水形成氫鍵，改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)）
蘇教版
滬教版
判斷正誤
(1)氫鍵只存在于分子之間(　　)
(2)液態(tài)水分子間的作用力只有氫鍵(　　)
(3)氫鍵只有方向性沒有飽和性(　　)
(4)水分子間在任何情況下都存在氫鍵(　　)
(5)氫鍵的作用能比范德華力大，氫鍵就是化學鍵(　　)
(6)HF的穩(wěn)定性很強，是因為其分子間能形成氫鍵(　　)
(7)甲醛分子間一定能形成氫鍵(　　)
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跟蹤強化
3、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
跟蹤強化
4、下列現(xiàn)象不能用氫鍵知識解釋的是(　　)
A．葡萄糖易溶于水 B．在4 ℃時水的密度最大
C．硫酸是一種強酸 D．水通常情況下為液態(tài)
C

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