2.3.3+分子間的作用力 【知識(shí)精講精研】高二化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

第二章

分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)Autumn第三節(jié)

分子結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的性質(zhì)第3課時(shí)

分子間的作用力一、分子間作用力氣體在加壓或降溫時(shí)為什么會(huì)變?yōu)橐后w、固體？固態(tài)水氣態(tài)水液態(tài)水冰雪融化成水，需要吸熱；把水變成水蒸氣仍然需要吸熱。這說明水分子之間存在著相互作用力。一、分子間作用力1、范德華力

范德華是最早研究分子間普遍存在作用力的科學(xué)家，因而把這類分子間作用力稱為范德華力。J.D.VanderWaals,1837-1923分子間的力分子間作用力（范德華力）比較強(qiáng)的分子間作用力（氫鍵）

范德華力只存在于由分子構(gòu)成的單質(zhì)和化合物，包括單原子分子，只有分子充分接近（300-500pm）時(shí)才能相互作用。一、分子間作用力1、范德華力范德華力/kJ·mol?1分子ArCOHIHBrHCl8.508.7526.0023.1121.14共價(jià)鍵鍵能/kJ·mol?1無745298.7366431.8【思考與討論】對(duì)比下表，你對(duì)范德華力的大小有怎樣的認(rèn)識(shí)？結(jié)論1、范德華力不是化學(xué)鍵，是一種分子間的力范德華力很弱，比化學(xué)鍵的鍵能小1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。結(jié)論2、分子的極性越大，范德華力越大。結(jié)論3、組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大。一、分子間作用力1、范德華力表2?8鹵素單質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)單質(zhì)F2Cl2Br2I2熔點(diǎn)/℃?219.6?101?7.2113.5沸點(diǎn)/℃?188.1?34.658.78184.4怎樣解釋鹵素單質(zhì)從F2~I2的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)越來越高？組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大，熔沸點(diǎn)越高。鍵能大小影響分子的熱穩(wěn)定性，范德華力的大小影響物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)。一、分子間作用力思考：HF、H2O、NH3的沸點(diǎn)為什么反常？分子之間存在特別強(qiáng)的相互作用→氫鍵思考：什么樣的原子間可形成氫鍵？N、O、F→電負(fù)性大2、氫鍵一、分子間作用力2、氫鍵

在水分子的O-H中，共用電子對(duì)強(qiáng)烈的偏向O，使得H幾乎成為“裸露”的質(zhì)子，其顯正電性，它能與另一個(gè)水分子中相對(duì)顯負(fù)電性的O的孤電子對(duì)產(chǎn)生靜電作用，這種靜電作用就是氫鍵。---電負(fù)性大，半徑?。?）定義：它是由已經(jīng)與電負(fù)性很大的原子(如N、F、O)形成共價(jià)鍵的氫原子（如水分子中的氫）與另一分子中電負(fù)性很大的原子（如水分子中的氧）之間的作用力。一、分子間作用力2、氫鍵（2）氫鍵的本質(zhì)：是靜電吸引作用，不是化學(xué)鍵，而是特色的分子間作用力，其鍵能比化學(xué)鍵弱，比范德華力強(qiáng)。（3）表示：氫鍵通常用X—H…Y—表示，“—”表示共價(jià)鍵，“…”表示形成的氫鍵（X、Y為N、O、F），X、Y可以相同，也可以不同。類型范德華力氫鍵化學(xué)鍵強(qiáng)度（kJ/mol）

一般是2~20一般不超過40一般是100~600一、分子間作用力2、氫鍵（4）特征：方向性(X－H…Y盡可能在同一條直線上，使排斥作用最小，體系能量最低)飽和性(一個(gè)X－H只能和一個(gè)Y原子結(jié)合)一、分子間作用力2、氫鍵思考討論：實(shí)驗(yàn)證實(shí)，氫鍵不僅存在于分子之間，也存在于分子內(nèi)。觀察以下兩種氫鍵，推測(cè)這兩種物質(zhì)的熔沸點(diǎn)高低。分子內(nèi)氫鍵鄰羥基苯甲醛分子間氫鍵對(duì)羥基苯甲醛結(jié)論：(1)分子內(nèi)存在氫鍵時(shí)，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)將下降。(2)分子間存在氫鍵時(shí)，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)將升高。一、分子間作用力2、氫鍵（5）分類類型存在影響分子間氫鍵分子內(nèi)氫鍵

普遍存在于已經(jīng)與N、O、F形成共價(jià)鍵的氫原子與另外的N、O、F原子之間。如HF、H2O、NH3

相互之間，C2H5OH、CH3COOH、H2O相互之間。物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)將升高。某些物質(zhì)在分子內(nèi)也可形成氫鍵，例如當(dāng)苯酚在鄰位上有—CHO、—COOH、—OH和—NO2時(shí)，可形成分子內(nèi)的氫鍵，組成“螯合環(huán)”的特殊結(jié)構(gòu)。物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)將降低。一、分子間作用力2、氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)氫鍵對(duì)物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的影響

VA~VIA族元素的氫化物中，NH3、H2O和HF的熔沸點(diǎn)比同主族相鄰元素氫化物的熔、沸點(diǎn)高，這種反?，F(xiàn)象是由于它們各自的分子間形成了氫鍵。名稱相對(duì)分子質(zhì)量沸點(diǎn)/℃甲醇3265乙烷30-89乙醇4678丙烷44-42正丙醇6097正丁烷58-0.5資料卡片氫鍵的牢固程度也可以用鍵能來表示，指斷開單位物質(zhì)的量的H···Y鍵所需要的能量。水的熔點(diǎn)(℃)水的沸點(diǎn)(℃)水在0℃時(shí)密度(g/ml)水在4℃時(shí)密度(g/ml)0.00100.000.99981.0000冰的密度比液體水??？

常溫下液態(tài)水中除了含有簡單H2O外，還含有通過氫鍵聯(lián)系在一起的締合分子(H2O)2、(H2O)3……(H2O)n等。一個(gè)水分子的氧原子與另一個(gè)水分子的氫原子沿該氧原子的一個(gè)sp3雜化軌道的方向形成氫鍵，因此當(dāng)所有H2O全部締合——結(jié)冰后，所有的H2O按一定的方向全部形成了氫鍵，成為晶體，因此在冰的結(jié)構(gòu)中形成許多空隙，體積膨脹，密度減小。故冰的體積大于等質(zhì)量的水的體積，冰的密度小于水的密度。(2)氫鍵對(duì)物質(zhì)密度的影響一、分子間作用力2、氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響溶質(zhì)分子與溶劑分子間能形成氫鍵，則能大大提高溶質(zhì)的溶解度。如HF、NH3、低級(jí)醇、醛、酮等分子都與水分子形成氫鍵，均可溶于水。(3)氫鍵對(duì)物質(zhì)溶解度的影響2、氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響一、分子間作用力作用力類型范德華力氫鍵共價(jià)鍵作用微粒分子H與N、O、F原子強(qiáng)度比較共價(jià)鍵＞氫鍵＞范德華力影響因素組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大形成氫鍵元素的電負(fù)性原子半徑對(duì)性質(zhì)的影響影響物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度等物理性質(zhì)分子間氫鍵使熔、沸點(diǎn)升高，溶解度增大鍵能越大，穩(wěn)定性越強(qiáng)（主要影響化學(xué)性質(zhì)）歸納小結(jié)高考鏈接[2021全國甲卷]甲醇的沸點(diǎn)(64.7℃)介于水(100℃)和甲硫醇(CH3SH，7.6℃)之間，其原因是

。[2021全國乙卷]NH3的沸點(diǎn)比PH3的

，原因是

。[2021山東卷]OF2的熔沸點(diǎn)

(填“高于”或“低于”)Cl2O，原因是

。[2021廣東卷]H2S、CH4、H2O的沸點(diǎn)由高到低順序?yàn)?/p>

。甲硫醇不能形成分子間氫鍵，而水和甲醇可形成分子間氫鍵，且水比甲醇的氫鍵多。高NH3分子間有氫鍵

低于二者組成和結(jié)構(gòu)相似，Cl2O相對(duì)分子質(zhì)量更大，范德華力大，熔沸點(diǎn)更高。H2O>H2S>CH41.[2020·浙江7月選考，26(3)]常溫下，在水中的溶解度乙醇大于氯乙烷，原因是_______________________________________________。乙醇與水形成分子間氫鍵而氯乙烷不能與水形成氫鍵2.[2020·浙江1月選考，26(3)]在常壓下，甲醇的沸點(diǎn)(65℃)比甲醛的沸點(diǎn)(－19℃)高。主要原因是

___________________。甲醇分子間存在氫鍵高考鏈接3.[2018·全國卷Ⅱ，35(3)]如圖為S8的結(jié)構(gòu)，其熔點(diǎn)和沸點(diǎn)要比二氧化硫的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)高很多，主要原因?yàn)開_______________________________。S8相對(duì)分子質(zhì)量大，分子間范德華力強(qiáng)4.[2017·全國卷Ⅲ，35(3)]在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)中，所涉及的4種物質(zhì)中，沸點(diǎn)從高到低的順序?yàn)?/p>

_______________________，原因是________________________________________________________________________________________________________________。H2O>CH3OH>CO2>H2H2O與CH3OH均為極性分子，水分子間含氫鍵比甲醇中多；CO2與H2均為非極性分子，CO2相對(duì)分子質(zhì)量較大，范德華力較大高考鏈接5.[2019·全國卷Ⅱ，35(1)]元素As與N同族。預(yù)測(cè)As的氫化物分子的空間結(jié)構(gòu)為__________，其沸點(diǎn)比NH3的____(填“高”或“低”)，其判斷理由是___________________。6.[2019·全國卷Ⅲ，35(3)節(jié)選]苯胺與甲苯(

)的相對(duì)分子質(zhì)量相近，但苯胺的熔點(diǎn)(－5.9℃)、沸點(diǎn)(184.4℃)分別高于甲苯的熔點(diǎn)(－95.0℃)、沸點(diǎn)(110.6℃)，原因是

___________________