《分子间作用力：范德华力与氢键ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《分子间作用力：范德华力与氢键ppt课件.ppt（33页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、分子间作用力分子间作用力与氢键与氢键 水有三态变化水有三态变化: :固固 液液 气气吸热吸热吸热吸热放热放热放热放热0 100 干冰升华、硫晶体熔化、液氯汽化都要吸收能量。干冰升华、硫晶体熔化、液氯汽化都要吸收能量。物质从固态转变为液态或气态，从液态转变为气物质从固态转变为液态或气态，从液态转变为气态，为什么要吸收能量态，为什么要吸收能量?在降低温度、增加压强时，在降低温度、增加压强时，C12、CO2等气体能够从气态凝结成液态或固态。等气体能够从气态凝结成液态或固态。这些现象给我们什么启示这些现象给我们什么启示?【问题探究一【问题探究一】干冰气化现象是物理变化还是化学变化？干冰气化现象是物理变
2、化还是化学变化？干冰气化过程中有没有破坏其中的干冰气化过程中有没有破坏其中的化学键？化学键？那为什么干冰气化过程仍要吸收能量呢？那为什么干冰气化过程仍要吸收能量呢？分子间作用力分子间作用力 分子间存在着将分子聚集在一起分子间存在着将分子聚集在一起的作用力，这种作用力称为的作用力，这种作用力称为分子间作分子间作用力用力又称为又称为范德华力范德华力【问题探究二【问题探究二】干冰气化后化学性质是否发生变化？干冰气化后化学性质是否发生变化？ 分子间作用力对物质化学性质分子间作用力对物质化学性质有没有影响？有没有影响？【问题探究三【问题探究三】 分子间作用力如何影分子间作用力如何影响物质的物理性质？响物
3、质的物理性质？物质物质F2Cl2Br2I2相对分相对分子量子量3871160254熔点熔点（）-219.6-101-7.2113.5沸点沸点（）-188.1-34.658.78184.4熔沸点变熔沸点变化趋势化趋势熔沸点逐渐升高熔沸点逐渐升高卤族元素单质物理性质差异卤族元素单质物理性质差异熔沸点逐渐升高熔沸点逐渐升高三、分子间作用力（1）存在：由分子构成的物质）存在：由分子构成的物质1。概念：分子间存在的将分子聚集在一起。概念：分子间存在的将分子聚集在一起 的作用力称为分子间作用力，的作用力称为分子间作用力， 又称为范德华力。又称为范德华力。（2）大小：比化学键弱得多。）大小：比化学键弱得多。
4、2。意义：影响物质的。意义：影响物质的熔沸点熔沸点和和溶解性溶解性等等 物理性质物理性质分子间力分子间力（包括（包括色散力、诱导力、偶极力色散力、诱导力、偶极力）早在）早在18731873年就已引起年就已引起van der Waalsvan der Waals的注意并首先进行研究，所的注意并首先进行研究，所以，后人就把这种分子间力也称为以，后人就把这种分子间力也称为范德华（范德华（van der van der WaalsWaals）力）力。 大量分子聚集状态的特性主要由分子间作用力来大量分子聚集状态的特性主要由分子间作用力来决定，如物质的熔点、沸点、熔化热、汽化热、溶解决定，如物质的熔点、沸
5、点、熔化热、汽化热、溶解度、表面张力、粘度等。度、表面张力、粘度等。分子间力本质上仍属静电作用，它与分子间力本质上仍属静电作用，它与分子的极性分子的极性和和分分子的变形性子的变形性有关。有关。3。影响因素。影响因素: :相对分子质量的大小。相对分子质量的大小。4。影响物质溶解性大小的因素。影响物质溶解性大小的因素溶质、溶剂分子的极性。溶质、溶剂分子的极性。“相似相溶规律相似相溶规律”：极性分子组成的溶质，极性分子组成的溶质，易溶于极性分子组成的溶剂；非极性分子组易溶于极性分子组成的溶剂；非极性分子组成的溶质，易溶于非极性分子组成的溶剂成的溶质，易溶于非极性分子组成的溶剂。为什么NH3极易溶于水
6、？一般情况下，相同类型的分子，相一般情况下，相同类型的分子，相对分子量越大，分子间作用力越大，对分子量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高熔沸点越高 1氯化钠在熔化状态或水溶液中具有导电性，而液氯化钠在熔化状态或水溶液中具有导电性，而液态氯化氢却不具有导电性。这是为什么态氯化氢却不具有导电性。这是为什么? 2 2干冰受热汽化转化为二氧化碳气体，而二氧化干冰受热汽化转化为二氧化碳气体，而二氧化碳气体在加热条件下却不易被分解。这是为什么碳气体在加热条件下却不易被分解。这是为什么? ? 氯化钠为离子化合物，在氯化钠为离子化合物，在熔化状态下离子键断裂后成为自由熔化状态下离子键断裂后成为自由移动的阳、阴
7、离子；或在水分子作用下能够电离成自由移动移动的阳、阴离子；或在水分子作用下能够电离成自由移动的离子，从而能导电。而液态氯化氢是共价化合物，由分子的离子，从而能导电。而液态氯化氢是共价化合物，由分子组成，无自由移动的带电粒子，因此液态氯化氢不能导电。组成，无自由移动的带电粒子，因此液态氯化氢不能导电。干冰受热转化为气体，只是克服能量较低的分子间作用力，干冰受热转化为气体，只是克服能量较低的分子间作用力，而二氧化碳分解则需要克服能量较高的共价键，因此比较而二氧化碳分解则需要克服能量较高的共价键，因此比较困难。困难。分子间作用力的大小判断：分子间作用力的大小判断： 分子间作用力比化学键弱得多，约几个
8、或数十个分子间作用力比化学键弱得多，约几个或数十个kJ.molkJ.mol一一1 1就能破坏这种作用力。一般来说，对于组就能破坏这种作用力。一般来说，对于组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大。作用力越大。例如：例如：F F2 Cl Cl2 Br Br2 I I2 CF CF4 CCl CCl4 CBr CBr4 CI CI4 分子间作用力比化学键弱得多分子间作用力比化学键弱得多注意注意: :a a分子间的作用力实质上是分子间的电性引力。分子间的作用力实质上是分子间的电性引力。 b b范德华为荷兰物理学家。因他首先研究了分子间作用力
9、，范德华为荷兰物理学家。因他首先研究了分子间作用力，故这种力称之为范德华力。故这种力称之为范德华力。 c c分子内含有共价键的分子分子内含有共价键的分子( (如如ClCl2、COCO2、HH2SOSO4等等) )或或稀有气体稀有气体( (如如HeHe、NeNe等等) )单原子分子之间均存在分子间作单原子分子之间均存在分子间作用力。用力。 d.d.分子间作用力比化学键弱得多分子间作用力比化学键弱得多. .分子间作用力对物质的熔沸点、溶解度的影响分子间作用力对物质的熔沸点、溶解度的影响规律规律：a a范德华力越大，物质的熔沸点越高。范德华力越大，物质的熔沸点越高。 b b溶质分子与溶剂分子间的范德
10、华力越大，则溶质溶质分子与溶剂分子间的范德华力越大，则溶质分子的溶解度越大，如分子的溶解度越大，如CHCH4和和HClHCl在水中的溶解情况，在水中的溶解情况，由于由于CHCH4和和HH2O O分子间的作用力很小，故分子间的作用力很小，故CHCH4几乎不几乎不溶于水，而溶于水，而HClHCl与与HH2O O分子间的作用力较大，故分子间的作用力较大，故HClHCl极易溶于水；同理，极易溶于水；同理，BrBr2、I I2与苯分子间的作用力较大，与苯分子间的作用力较大，故故BrBr2、I I2易溶于苯中，而易溶于苯中，而HH2O O与苯分子问的作用力很与苯分子问的作用力很小，故小，故HH2O O很难
11、溶于苯中。很难溶于苯中。 相似相溶原理相似相溶原理: :由极性分子组成的溶质易溶解于极性分子的溶剂之中由极性分子组成的溶质易溶解于极性分子的溶剂之中; ;非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂之中之中. .观察右图观察右图, ,你发现什么你发现什么? ?水、氟化氢和氨水、氟化氢和氨的沸点出现反常。的沸点出现反常。 (2)氢键氢键 概念：分子中与氢原子形成共价键的非金属原子，概念：分子中与氢原子形成共价键的非金属原子，如果该非金属原子如果该非金属原子(如如F、O或或N)吸引电子的能力很强，吸引电子的能力很强，其原子半径又很小，则使氢原予几乎成
12、为其原子半径又很小，则使氢原予几乎成为“裸露裸露”的质的质子，带部分正电荷。这样的分子之间，氢核与带部分负子，带部分正电荷。这样的分子之间，氢核与带部分负电荷的非金属原子相互吸引而产生的比分子间作用力稍电荷的非金属原子相互吸引而产生的比分子间作用力稍强的作用力，称之为氢键。强的作用力，称之为氢键。注意：注意：a a氢键的本质还是分子间的静电吸引作用。常称为氢键氢键的本质还是分子间的静电吸引作用。常称为氢键的分子间作用力。的分子间作用力。 b b实例说明：以实例说明：以HFHF为例，在为例，在HFHF分子中，由于分子中，由于F F原子吸引原子吸引电子的能力很强，共用电子对强烈地偏向电子的能力很强
13、，共用电子对强烈地偏向F F原子，亦即原子，亦即HH原子的电子云被原子的电子云被F F原子吸引，使原子吸引，使HH原子几乎成为原子几乎成为“裸露裸露”的质子。这个半径很小、带部分正电荷的的质子。这个半径很小、带部分正电荷的HH核，与另一个核，与另一个HFHF分子带部分负电荷的分子带部分负电荷的F F原子相互吸引。这种静电吸引作原子相互吸引。这种静电吸引作用就是氢键。用就是氢键。 c c氢键切莫理解为化学键，是一种比分子间作用力稍强的氢键切莫理解为化学键，是一种比分子间作用力稍强的静电引力。如在水分子中，静电引力。如在水分子中，O-HO-H键的键能为键的键能为4624628lkJ8lkJ mol
14、mol一一1 1，而水分子间氢键的键能仅为，而水分子间氢键的键能仅为18188lkJ8lkJ molmol一一1 1。它比化。它比化学键弱得多，但比分子间作用力稍强。学键弱得多，但比分子间作用力稍强。 d.d.氢键只存在于固态、液态物质中，气态时无氢键。氢键只存在于固态、液态物质中，气态时无氢键。 氢键形成条件氢键形成条件 故只有部分分子之间才存在氢键，如故只有部分分子之间才存在氢键，如HF、H2O、NH3分分子之间存在氢键。子之间存在氢键。 如如H2O中，中，H-O中的共用电子对强烈的偏向氧原子，使中的共用电子对强烈的偏向氧原子，使氢原子几乎成为氢原子几乎成为“裸露裸露”的质子。便与另一个水
15、分子带的质子。便与另一个水分子带部分负电荷的氧原子相互吸引。这种静电吸引作用就是部分负电荷的氧原子相互吸引。这种静电吸引作用就是氢键。氢键。 氢键的表示方法：氢键的表示方法： 氢键不是化学键，为了与化学键相区别。氢键不是化学键，为了与化学键相区别。H一一X YH中中用用“”来表示氢键注意三个原子来表示氢键注意三个原子(HX Y)要在同一条要在同一条直线上直线上(X、Y可相同或不同可相同或不同)。氢键对物质性质的影响氢键对物质性质的影响 a a氢键的存在使得物质的熔点和沸点相对较高。氢键的存在使得物质的熔点和沸点相对较高。 例如，例如，HFHF的沸点按沸点曲线的沸点按沸点曲线下降趋势应该在下降趋
16、势应该在-70-70以下，以下，面实际上是面实际上是2020；H H2 2O O的沸点的沸点曲线下降趋势应该在曲线下降趋势应该在-70-70以以下，而实际上是下，而实际上是100100。 为什么为什么某些氢化物某些氢化物的沸点的沸点会反常呢？这是因为它们的会反常呢？这是因为它们的分子之间存在着一种比分子分子之间存在着一种比分子间作用力稍强的相互作用，间作用力稍强的相互作用，使得它们只能在较高的温度使得它们只能在较高的温度下才能汽化。经科学研究证下才能汽化。经科学研究证明，上述物质的分子之间存明，上述物质的分子之间存在的这种相互作用，叫做氢在的这种相互作用，叫做氢键。键。 根据元素周期律，卤素氢
17、化物的水溶液均应为强酸性，根据元素周期律，卤素氢化物的水溶液均应为强酸性，但但HFHF表现为弱酸的性质，这是由于表现为弱酸的性质，这是由于HFHF分子之间氢键分子之间氢键的存在。的存在。 b解释一些反常现象：如水结成冰时，为什么体积会膨胀。解释一些反常现象：如水结成冰时，为什么体积会膨胀。氢键的大小稍大于分子间力，比键要弱得多。氢键的形氢键的大小稍大于分子间力，比键要弱得多。氢键的形成对化合物的物理和化学性质具有重要影响，在生命物成对化合物的物理和化学性质具有重要影响，在生命物质的形成及生命过程中都扮演着重要角色。质的形成及生命过程中都扮演着重要角色。在水蒸气中水以单个在水蒸气中水以单个H2O
18、分子形式存在；在液态水中，分子形式存在；在液态水中，经常是几个水分子通过氢键结合起来，形成经常是几个水分子通过氢键结合起来，形成(H2O)n；在；在固态水（冰）中，水分子大范围地以氢键互相联结，形固态水（冰）中，水分子大范围地以氢键互相联结，形成相当疏松的晶体，从而在结构中有许多空隙，造成体成相当疏松的晶体，从而在结构中有许多空隙，造成体积膨胀，密度减少，因此冰能浮在水面上。积膨胀，密度减少，因此冰能浮在水面上。 水的物理性质十分特殊。水的熔沸点高，水的比热水的物理性质十分特殊。水的熔沸点高，水的比热容较大，水结成冰后密度变小容较大，水结成冰后密度变小三、氢键及其对物质性质的影响 氢键的本质
19、氢原子与电负性大的原子X以共价键结合时，H原子还能够跟另外一个电负性大的原子Y之间产生静电引力的作用，成为氢键，表示为：X-HY（X、Y为N、O、F）。 氢键的特征 氢键既有方向性（X-HY尽可能在同一条直线上），又有饱和性（X-H只能和一个Y原子结合）。 氢键的大小，介于化学键与范德华力之间，不属于化学键。但也有键长、键能。氢键的存在 氢键可分为分子间氢键和分子内氢键两大类。 一个分子中的X-H与另一个分子的Y结合而成的氢键成为分子间氢键。如：水分子之间、甲酸分子之间，以及氨分子与水分子之间等。一般成直线型。 在某些分子里，如：邻羟基苯甲醛分子中，O-H与相邻的醛基中的O形成的氢键在分子内部
20、，故称分子内氢键。不能在一条直线上。3. 氢键对化合物性质的影响氢键对化合物性质的影响分子间形成氢键时，可使化合物的熔、沸点分子间形成氢键时，可使化合物的熔、沸点显著升高。显著升高。分子内氢键的形成，使分子具有环状闭合分子内氢键的形成，使分子具有环状闭合的结构。的结构。一般会使物质的熔沸点下降一般会使物质的熔沸点下降,在极在极性溶剂中的溶解度降低性溶剂中的溶解度降低4。化学键与分子间作用力的比较。化学键与分子间作用力的比较存在存在强弱强弱影响范围影响范围化学键化学键原子间原子间离子间离子间强烈强烈化学性质化学性质分子间作用力分子间作用力分子间分子间较弱较弱物理性质物理性质氢键氢键固态、液态固态
21、、液态水分子间水分子间较强较强物理性质物理性质课堂练习课堂练习离子键、共价键、金属键、分子间作用力都离子键、共价键、金属键、分子间作用力都是微粒间的作用力。下列物质中，只存在一是微粒间的作用力。下列物质中，只存在一种作用力的是种作用力的是 （ ） A.干冰干冰 B.NaCl C.NaOH D.I2 E.H2SO4B课堂练习课堂练习下列事实与氢键有关的是下列事实与氢键有关的是 （ ）A.水加热到很高的温度都难以分解水加热到很高的温度都难以分解B.水结成冰体积膨胀，密度变小水结成冰体积膨胀，密度变小C.CH4、SiH4、GeH4 、 SnH4的熔点随相对的熔点随相对分子质量的增大而升高分子质量的增
22、大而升高D.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱的热稳定性依次减弱B固体冰中不存在的作用力是固体冰中不存在的作用力是 ( ) A.离子键离子键 B.极性键极性键 C. 氢键氢键 D. 范德华力范德华力 课堂练习课堂练习A 氨气溶于水时，大部分氨气溶于水时，大部分NH3 与与H2O以氢键以氢键（用（用）表示结合成）表示结合成NH3 H2O分子。根据分子。根据氨水氨水的性质的性质可推知可推知NH3 H2O的结构式为（的结构式为（ ）B. H NH HO H HA.H NH OH H HC. H HNOH H HD. H HNHO H HD氨气溶于水时，大部分氨气溶于水时，大部分NH3 与与H2O以氢键以氢键（用（用）表示结合成）表示结合成NH3 H2O分子。根据氨水分子。根据氨水的性质可推知的性质可推知NH3 H2O的结构式为（的结构式为（ ）B. H NH HO H HA.H NH OH H HC. H HNOH H HD. H HNHO H H