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1、第第4 4节节 分子间作用力与物质性质分子间作用力与物质性质学习目标：学习目标：1.了解了解分子间作用力分子间作用力的广泛存在。的广泛存在。2.了解了解氢键的形成条件、存在、类型和特点氢键的形成条件、存在、类型和特点。3.知道知道范德华力范德华力、氢键对物质性质的影响氢键对物质性质的影响。你曾观察过电解水的实验，对水的三态变化也很熟悉。通过对这两种变化过程及条件的比较，你对水中微粒间的相互作用有什么新的思考?联想质疑联想质疑破坏化学键破坏化学键 H-O-H破坏分子间的相互作用破坏分子间的相互作用共价键共价键分子间作用力分子间作用力电解水电解水 2H2O=2H2+O2 H2O(s)H2O(l)H
2、2O(g)通电通电01001.1.分子之间分子之间存在着的多种相互作用的统称。存在着的多种相互作用的统称。2.2.是一种是一种弱弱的相互作用力，的相互作用力，3.3.最常见的最常见的分子间作用力分子间作用力：范德华力范德华力和和氢键氢键。分子间作用力分子间作用力化学键化学键化学键化学键分子间作用力分子间作用力分子间作用力分子间作用力共价键共价键氢键氢键范德华力范德华力作用能作用能 kJmol-1100600不超不超40220一、范德华力与物质性质一、范德华力与物质性质1.1.范德华力范德华力：分子之间普遍存在分子之间普遍存在的一种相互作用的一种相互作用力，使物质能以聚集态（固态和液态）存在。力
3、，使物质能以聚集态（固态和液态）存在。范德华力存在于分子间，且分子充分接近时有范德华力存在于分子间，且分子充分接近时有相互作用力，如：固态，液态时。（气体分子之相互作用力，如：固态，液态时。（气体分子之间的距离很大，分子之间的范德华力相当微小）间的距离很大，分子之间的范德华力相当微小）.3.3.特征：特征：4.4.范德华力对物质性质的影响范德华力对物质性质的影响范德华力主要影响物质的熔点、沸点等物理性质。范德华力主要影响物质的熔点、沸点等物理性质。范德华力越强，物质的熔点、沸点越高。范德华力越强，物质的熔点、沸点越高。2.2.实质：实质：电性作用电性作用没有方向性和饱和性没有方向性和饱和性。只
4、要分子周围空间允许。只要分子周围空间允许,当气当气体分子凝聚时体分子凝聚时,它总是尽可能多地吸引其他分子它总是尽可能多地吸引其他分子.交流研讨交流研讨1.1.观察卤素单质的熔沸点变化，思考范德华力与相对分子质量的关系观察卤素单质的熔沸点变化，思考范德华力与相对分子质量的关系2.CO和和N2的分子量相同，但的分子量相同，但CO的熔沸点略高？原因是什么？的熔沸点略高？原因是什么？COCO为极性分子为极性分子为极性分子为极性分子 N N2 2为非极性分子为非极性分子为非极性分子为非极性分子分子组成和结构相似的物质，相分子组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越强，对分子质量越大，范德华力越
5、强，物质熔、沸点越高。物质熔、沸点越高。相对分子质量相同或相近的分子，相对分子质量相同或相近的分子，分子极性越大，范德华力越强，分子极性越大，范德华力越强，物质熔、沸点越高。物质熔、沸点越高。互为同分异构体的互为同分异构体的有机物（相对分子质量相同）有机物（相对分子质量相同），支链越多，支链越多，（分子距离越远），（分子距离越远），范德华力越弱，范德华力越弱，熔、沸点就越低熔、沸点就越低。交流研讨交流研讨3.戊烷有三种同分异构体，戊烷有三种同分异构体，熔沸点有什么规律？原因是什么？熔沸点有什么规律？原因是什么？3.3.影响范德华力的因素影响范德华力的因素结构和组成相似的物质，结构和组成相似的物
6、质，相对分子质量相对分子质量越大，范德华力越强。越大，范德华力越强。分子的极性分子的极性越大，范德华力越强。越大，范德华力越强。互为互为同分异构体的同分异构体的有机物有机物，支链越多，支链越多，范德华力越弱范德华力越弱2.2.范德华力影响由分子构成的范德华力影响由分子构成的物质的物质的熔点、沸点等物理性质熔点、沸点等物理性质归纳小结归纳小结1.1.范德华力是范德华力是分子间普遍存在分子间普遍存在的一种的一种弱弱的的分子间作用力分子间作用力。并不是所有物质中都存在分子间作用力，只有由分并不是所有物质中都存在分子间作用力，只有由分子构成的物质（分子晶体）中才存在分子间作用力。子构成的物质（分子晶体
7、）中才存在分子间作用力。金属铁金属铁沸点沸点稳定性稳定性升升高高降降低低 由由分子分子构成的物质构成的物质：范德华力影响物理性质范德华力影响物理性质（熔、沸点等）。（熔、沸点等）。一般，分子间范德华力越大，熔一般，分子间范德华力越大，熔、沸点越高。沸点越高。共价键影响物质的化学性质共价键影响物质的化学性质（稳定性等）。（稳定性等）。键能越大，分子越稳定。键能越大，分子越稳定。共价键共价键分子间作用力分子间作用力原子原子原子原子原子原子原子原子分子分子分子分子练习练习比较比较H2O、H2S、H2Se、H2Te中范德华力的强弱、熔沸点的高低中范德华力的强弱、熔沸点的高低 范德华力：范德华力：H2O
8、H2SH2SeH2Te 水分子间水分子间还存在其它强于范德华力的作用力。还存在其它强于范德华力的作用力。经测定，经测定，水分子间水分子间的范德华力仅占冰中水分子间作用力的的范德华力仅占冰中水分子间作用力的1/61/6。熔沸点：熔沸点：H2S H2Se H2Te H2O 氢键氢键二、氢键与物质性质二、氢键与物质性质 带正电带正电荷荷的的H原子原子允许另一水允许另一水分子分子带负电荷的带负电荷的O原子原子充分接近，充分接近，并产生并产生静电作用静电作用形成形成氢键氢键。O原子原子电负性大，吸引电负性大，吸引共用电子偏向自己，使自共用电子偏向自己，使自身身带负电荷带负电荷，H原子原子带正带正电电荷荷
9、。了解另一种常见的分子间作用力了解另一种常见的分子间作用力氢键氢键XH Y （X和和Y可以相同，也可以不同可以相同，也可以不同）1.氢键氢键是由已经是由已经与电负性很大的原子与电负性很大的原子X形成共价键的氢原子，形成共价键的氢原子，与另一个电负性大的原子与另一个电负性大的原子Y之间的静电作用。之间的静电作用。共价键共价键氢键氢键2.表示：表示：水中的氢键：水中的氢键：OH OX、Y：具有具有很强的电负性很强的电负性和和很小的原很小的原子半径子半径，主要是，主要是N、O、F。3.形成条件形成条件:氢键的作用能（氢键的作用能（XHY 分解为分解为 XH 和和 Y 所需要的能量）所需要的能量）一般
10、不超过一般不超过40kJ/mol，比范德华力的作用能大一些，但比化学键，比范德华力的作用能大一些，但比化学键的键能小得多。的键能小得多。氢键不属于化学键，与范德华力同属于分子间作用力范畴氢键不属于化学键，与范德华力同属于分子间作用力范畴。物质由液态变为固态时，通常是体积变小，但水结冰后体积却变大，为什么？联想质疑联想质疑4.氢键的特征氢键的特征:有方向性和饱和性有方向性和饱和性一个一个H H2 2O O的的O-HO-H键键与另一水分与另一水分子中子中O O原子的原子的孤电子对孤电子对所在所在轨道的轴在一条直线上。轨道的轴在一条直线上。4水分子中水分子中O采用采用_杂化，杂化，两个两个O-H键及
11、键及O的两对孤的两对孤对电子分别指向对电子分别指向_正四面体的四个顶角正四面体的四个顶角每个水分子最多与每个水分子最多与_个水分子形成氢键。个水分子形成氢键。41moL 冰中有冰中有moL氢键氢键.2sp3冰冰融融化化成成水水，约约13%遭遭到到氢氢键键破破坏坏，水水中中仍仍存存在在着着许许多多由由氢氢键键作作用用而而形形成成的的小小集集团团(H2O)n。DNA双螺旋结构中的氢键双螺旋结构中的氢键5.5.氢键对物质性质的影响氢键对物质性质的影响分子间氢键使物质熔沸点升高分子间氢键使物质熔沸点升高对物质对物质熔、沸点的影响：熔、沸点的影响：H2S、H2Se、H2Te分子间只有分子间只有范德华力（
12、相对分子质量越大，范德华力（相对分子质量越大，范德华力越强）；而范德华力越强）；而H2O分子分子间还有氢键（氢键比范德华力间还有氢键（氢键比范德华力的作用能大一些）。的作用能大一些）。HF分子间还有氢键（分子间还有氢键（F-HFF-HF）NH3分子间还有氢键（分子间还有氢键（N-HNN-HN）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分子间氢键使物质熔沸点升高分子间氢键使物质熔沸点升高尽管人们将氢键归结为一种分子间作用力，但是氢键既可以尽管人们将氢键归结为一种分子间作用力，但是氢键既可以存在于分子之间（分子间氢键），也可以存在于分子内部的存在于分子之间（分子间氢键），也可以存在于分子
13、内部的原子团之间原子团之间（分子内氢键）（分子内氢键）。分子内氢键必须具备形成氢键的分子内氢键必须具备形成氢键的必要条件必要条件X-HY，还要具，还要具有特定的条件，如有特定的条件，如:形成五或六原子环形成五或六原子环最稳定。最稳定。分子内氢键由于受环状结构的限制，分子内氢键由于受环状结构的限制，X-HY往往不能在同往往不能在同一直线上一直线上。对物质溶解度的影响对物质溶解度的影响思考：为什么思考：为什么NH3极易溶于水？极易溶于水？b.由于溶质分子由于溶质分子NH3与溶剂分子与溶剂分子H2O间可以形间可以形成氢键成氢键，使溶质的溶解度增大。，使溶质的溶解度增大。（主）（主）a.NH3和和H2
14、O都是极性分子，相似相溶都是极性分子，相似相溶c.NH3与与H2O发生反应发生反应如果溶质分子与溶剂分子间可以生成氢键，则溶质的溶解度增大。如果溶质分子与溶剂分子间可以生成氢键，则溶质的溶解度增大。如果溶质分子与溶剂分子间可以生成氢键，则溶质的溶解度增大。如果溶质分子与溶剂分子间可以生成氢键，则溶质的溶解度增大。思考：为什么乙醇与水任意比互溶？思考：为什么乙醇与水任意比互溶？对物质密度的影响对物质密度的影响对物质电离的影响对物质电离的影响如：冰的密度比液态水小如：冰的密度比液态水小如：如：HF是弱酸是弱酸H+难被电离邻苯二甲酸电离一个邻苯二甲酸电离一个H H+后，羧基负离子能与旁边未电离羧基的
15、氢后，羧基负离子能与旁边未电离羧基的氢形成氢键，被两个羧基均分形成氢键，被两个羧基均分,结构稳定。结构稳定。如邻苯二甲酸如邻苯二甲酸 Ka1=1.1103 对苯二甲酸对苯二甲酸Ka1=1.0103.5 化学键、范德华力、氢键的比较化学键、范德华力、氢键的比较化学键化学键范德华力范德华力氢键氢键概念概念相邻的两个或多相邻的两个或多个原子之间强烈个原子之间强烈的相互作用的相互作用物质的分子间存物质的分子间存在的微弱相互作在的微弱相互作用力用力是已经与电负性很大的原子形成是已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中共价键的氢原子与另一个分子中电负性很大的原子之间的作用力电负性很大的原子之间的作用力大小大小键能一般在键能一般在100100600 kJmol600 kJmol1 1一般只有一般只有2 220 20 kJmolkJmol1 1一般不超过一般不超过40 kJmol40 kJmol1 1性性质质影影响响主要影响物质的主要影响物质的化学性质化学性质主要影响物质的主要影响物质的物理性质物理性质主要影响物质的物理性质主要影响物质的物理性质影响影响因素因素相对分子质量、相对分子质量、分子的极性、空分子的极性、空间结构等间结构等形成氢键元素的电负性形成氢键元素的电负性大大小小关关系系化学键化学键 氢键氢键 范德华力范德华力