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1、氢键的形成莆田第四中学唐金开莆田第四中学唐金开l l（1 1）为什么第）为什么第A A 族元素氢化物的沸点逐族元素氢化物的沸点逐渐升高呢？渐升高呢？l l（2 2）第）第A A 族元素族元素氢化物沸点也会逐渐升氢化物沸点也会逐渐升高吗？高吗？从相对分子质量对分子间从相对分子质量对分子间作用力影响的角度分析，作用力影响的角度分析，应该是水的沸点比应该是水的沸点比 H2S的的沸点低，水的沸点沸点低，水的沸点“异常异常”说明了什么？说明了什么？为什么为什么 H 原子几乎成了原子几乎成了“裸裸露露”的质子而相对显正电性？的质子而相对显正电性？这对氢键的形成影响大吗？这对氢键的形成影响大吗？两个水分子相
2、互接近时有一定两个水分子相互接近时有一定的方向性吗？的方向性吗？比较于水分子中比较于水分子中 H-O 键的形键的形成，氢键这种作用力的本质是成，氢键这种作用力的本质是什么？它的强度较什么？它的强度较 H-O 键是键是强还是弱呢？强还是弱呢？在在H2O分子中，由于分子中，由于O原子吸引电子的能力很强，原子吸引电子的能力很强，HO键的键的极性很强，共用电子对强烈地偏向极性很强，共用电子对强烈地偏向O原子，亦即原子，亦即H原子的电子云原子的电子云被被O原子吸引，使原子吸引，使H原子几乎成为原子几乎成为“裸露裸露”的质子。这个半径很的质子。这个半径很小、带部分正电荷的小、带部分正电荷的H核，与另一个核
3、，与另一个H2O分子带部分负电荷的分子带部分负电荷的O原原子相互吸引。这种静电吸引作用就是氢键。子相互吸引。这种静电吸引作用就是氢键。素材素材 1：OHO 463kJ/mol 18.8kJ/mol素材 2：表 1 键能、范德华力、氢键强度的比较类型类型类型类型化学键键能化学键键能化学键键能化学键键能范德华力范德华力范德华力范德华力氢键氢键氢键氢键强度强度强度强度一般在一般在一般在一般在 100100600kJmol600kJmol-1-1一般只在一般只在一般只在一般只在 2220kJmol20kJmol-1-1一般不超过一般不超过一般不超过一般不超过 40kJmol40kJmol-1-1，比范
4、，比范，比范，比范德华力大些德华力大些德华力大些德华力大些小结：1.氢键的本质：静电作用氢键的本质：静电作用2.氢键的强度：比范德华力大一些，比化学氢键的强度：比范德华力大一些，比化学键小得多，不属于化学键键小得多，不属于化学键H2OH2SH2SeH2TeHFHClHBrHINH3PH3AsH3SbH3CH4SiH4GeH4SnH4表表表表 2 2 2 2 部分元素的性质部分元素的性质部分元素的性质部分元素的性质（1 1）第）第）第）第A A、A A 族元素氢化物的沸点的变化，也存在族元素氢化物的沸点的变化，也存在族元素氢化物的沸点的变化，也存在族元素氢化物的沸点的变化，也存在“异常异常异常异
5、常”现象，这说现象，这说现象，这说现象，这说明了什么？明了什么？明了什么？明了什么？（2 2）根据水分子间氢键的表示方法，写出）根据水分子间氢键的表示方法，写出）根据水分子间氢键的表示方法，写出）根据水分子间氢键的表示方法，写出 HFHF、NHNH3 3 分子间的氢键表达式。分子间的氢键表达式。分子间的氢键表达式。分子间的氢键表达式。（3 3）结合图）结合图）结合图）结合图 4 4 和表和表和表和表 2 2 提供的数据，分析氢键的形成条件。提供的数据，分析氢键的形成条件。提供的数据，分析氢键的形成条件。提供的数据，分析氢键的形成条件。小结（1）氢键的表示方法：）氢键的表示方法：XHY（2）氢键
6、的形成条件：在）氢键的形成条件：在 XHY，X、Y 都是电负性大、半径较小的原子。都是电负性大、半径较小的原子。练习 1.1.下列哪些分子之间可能存在氢键呢？你还能列举出哪些？下列哪些分子之间可能存在氢键呢？你还能列举出哪些？A.H-O-O-HA.H-O-O-H（H H2 2 O O2 2 ）B.CH B.CH3 3-CH-CH2 2-OH C.CH-OH C.CH4 4 D.CHD.CH3 3C COOH E.OH E.HOOC-CH2-NH NH2 22.CH2.CH3 3CHCH2 2OHOH与与H H2 2O O之间能形成氢键吗？你是怎样判断的？之间能形成氢键吗？你是怎样判断的？已知：
7、邻羟基苯甲醛邻羟基苯甲醛熔点：熔点：2沸点：沸点：196.5对羟基苯甲醛对羟基苯甲醛熔点：熔点：115沸点：沸点：250（1）从组成和结构）从组成和结构上看这两种物质属于上看这两种物质属于什么关系？什么关系？（2）请从它们的结）请从它们的结构特点分析它们所形构特点分析它们所形成氢键的不同以及导成氢键的不同以及导致两者熔点差异的原致两者熔点差异的原因。因。小结小结同一分子同一分子不同分子不同分子氢键的类型氢键的类型分子内氢键分子内氢键分子间氢键分子间氢键教科书 P561.1.请解释物质的下列性质：请解释物质的下列性质：（1 1）NHNH3 3极易溶于水。极易溶于水。（2 2）氟化氢的熔点比氯化氢
8、的高。）氟化氢的熔点比氯化氢的高。2.2.根据硝酸和醋酸熔、沸点差异较大的事实，分析它根据硝酸和醋酸熔、沸点差异较大的事实，分析它们可能含有的氢键，并与同学交流讨论。们可能含有的氢键，并与同学交流讨论。氢键对物质性质的影响氢键对物质性质的影响 对熔点和沸点的影响对熔点和沸点的影响 分子间形成氢键会导致物质的熔沸点分子间形成氢键会导致物质的熔沸点 升高升高 分子内形成氢键则会导致物质的熔沸点分子内形成氢键则会导致物质的熔沸点 降低降低 对溶解度的影响对溶解度的影响 溶质分子与溶剂分子之间形成氢键使溶解度增大。溶质分子与溶剂分子之间形成氢键使溶解度增大。冰晶体中的氢键冰晶体中的氢键水分子间形成的氢
9、键水分子间形成的氢键在在在在固固固固态态态态水水水水（冰冰冰冰）中中中中，水水水水分分分分子子子子大大大大范范范范围围围围地地地地以以以以氢氢氢氢键键键键互互互互相相相相联联联联结结结结，形形形形成成成成相相相相当当当当疏疏疏疏松松松松的的的的晶晶晶晶体体体体，从从从从而而而而在在在在结结结结构构构构中中中中有有有有许许许许多多多多空空空空隙隙隙隙，造造造造成成成成体体体体积积积积膨膨膨膨胀胀胀胀，密密密密度度度度减减减减小小小小，因因因因此此此此冰能浮在水面上。冰能浮在水面上。冰能浮在水面上。冰能浮在水面上。水分子间形成的氢键水分子间形成的氢键在在固固态态水水（冰冰）中中，水水分分子子大大范
10、范围围地地以以氢氢键键互互相相联联结结，形形成成相相当当疏疏松松的的晶晶体体，从从而而在在结结构构中中有有许许多多空空隙隙，造造成成体体积积膨膨胀胀，密密度度减减小小，因因此此冰能浮在水面上。冰能浮在水面上。2013中国科学院的绍兴中国科学院的绍兴籍科学家裘晓辉和他的籍科学家裘晓辉和他的队友们运用原子力显微队友们运用原子力显微镜，首次成功捕捉到了镜，首次成功捕捉到了氢键的图像。左图为氢键的图像。左图为自然自然杂志评选的年杂志评选的年度图片。（图中加了黄度图片。（图中加了黄色标示的即为氢键）色标示的即为氢键）氢键的高清晰照片能帮助科学家理解其本氢键的高清晰照片能帮助科学家理解其本质，进而为控制氢
11、键、利用氢键奠定基础。质，进而为控制氢键、利用氢键奠定基础。在此基础上，我们未来有可能人工影响或在此基础上，我们未来有可能人工影响或控制水、控制水、DNA和蛋白质的结构，生命体和和蛋白质的结构，生命体和我们生活的环境也有可能因此而改变。如我们生活的环境也有可能因此而改变。如支撑支撑DNA双螺旋结构的就是氢键，氢键还双螺旋结构的就是氢键，氢键还能解开和复制，在生命遗传中起到非常重能解开和复制，在生命遗传中起到非常重要的作用。要的作用。蛋白质分子中的氢键蛋白质分子中的氢键（图中虚线表示氢键）（图中虚线表示氢键）DNADNA双螺旋是通过氢键使它们的碱基（双螺旋是通过氢键使它们的碱基（双螺旋是通过氢键
12、使它们的碱基（双螺旋是通过氢键使它们的碱基（AT AT 和和和和CGCG）相互配对形成的（图中虚线表示氢键）相互配对形成的（图中虚线表示氢键）相互配对形成的（图中虚线表示氢键）相互配对形成的（图中虚线表示氢键）问题讨论（1 1）如果液态水的分子之间没有形成氢键，如果冰中的分子之）如果液态水的分子之间没有形成氢键，如果冰中的分子之）如果液态水的分子之间没有形成氢键，如果冰中的分子之）如果液态水的分子之间没有形成氢键，如果冰中的分子之间没有氢键，那么水的沸点和冰的密度将会发生怎样的变化？这间没有氢键，那么水的沸点和冰的密度将会发生怎样的变化？这间没有氢键，那么水的沸点和冰的密度将会发生怎样的变化？
13、这间没有氢键，那么水的沸点和冰的密度将会发生怎样的变化？这种变化对地球的生命会产生什么样的影响？种变化对地球的生命会产生什么样的影响？种变化对地球的生命会产生什么样的影响？种变化对地球的生命会产生什么样的影响？（2 2）DNA DNA 分子中有几种不同的氢键，如果分子中有几种不同的氢键，如果分子中有几种不同的氢键，如果分子中有几种不同的氢键，如果 DNA DNA 大分子碱基没大分子碱基没大分子碱基没大分子碱基没有通过氢键形成配对，那么对遗传信息会产生怎样的影响？有通过氢键形成配对，那么对遗传信息会产生怎样的影响？有通过氢键形成配对，那么对遗传信息会产生怎样的影响？有通过氢键形成配对，那么对遗传
14、信息会产生怎样的影响？化学键、氢键和范德华力的比较化学键化学键氢氢 键键范德华力范德华力概概 念念范范 围围能能 量量性质影响性质影响化学键、氢键和范德华力的比较化学键化学键氢氢 键键范德华力范德华力概概 念念范范 围围强度比较强度比较性质影响性质影响物质分子间存在的微弱相互物质分子间存在的微弱相互作用作用分子间分子间比化学键弱得多比化学键弱得多随范德华力的增大，随范德华力的增大，物质物质的熔沸点升高、溶解度的熔沸点升高、溶解度增大增大比化学键弱得多，比范德华比化学键弱得多，比范德华力稍强力稍强分子中含有与分子中含有与H H原子相结合的原子相结合的原子半径小、电负性大、有孤原子半径小、电负性大
15、、有孤对电子的对电子的F F、O O、N N分子间（内）电负性较大的分子间（内）电负性较大的成键原子通过成键原子通过H H原子而形成的原子而形成的静电作用静电作用分子间氢键使物质熔沸点升高硬分子间氢键使物质熔沸点升高硬度增大、水中溶解度增大度增大、水中溶解度增大分子内氢键使物质熔沸点降低、分子内氢键使物质熔沸点降低、硬度减小硬度减小影响物质的化学性质和物理性质影响物质的化学性质和物理性质相邻的原子或离子之间的强烈的相相邻的原子或离子之间的强烈的相互作用。互作用。原子或离子原子或离子很强烈很强烈,克服它需要较高的克服它需要较高的能量能量1下列物质中不存在氢键的是 （）A冰醋酸中醋酸分子之间 B一水合氨分子中的氨分子与水分子之间C液态氟化氢中氟化氢分子之间 D可燃冰（CH48H2O）中甲烷分子与水 分子之间D练练 习习练练 习习2固体乙醇晶体中不存在的作用力是固体乙醇晶体中不存在的作用力是 A极性键极性键 B非极性键非极性键 C离子键离子键 D氢键氢键3下列有关水的叙述中，可以用氢键的知下列有关水的叙述中，可以用氢键的知 识来解释的是识来解释的是 A水比硫化氢气体稳定水比硫化氢气体稳定 B水的熔沸点比硫化氢的高水的熔沸点比硫化氢的高 C氯化氢气体易溶于水氯化氢气体易溶于水 D0时，水的密度比冰大时，水的密度比冰大CBD