【化學】分子間的作用力 課件 2023-2024學年高二化學人教版（2019）選擇性必修2

第二章

分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第三節(jié)

分子結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的性質(zhì)第2課時

分子間的作用力學習目標1.認識分子間存在相互作用，知道范德華力和氫鍵是兩種常見的分子間作用力。2.了解分子內(nèi)氫鍵和分子內(nèi)氫鍵在自然界中的廣泛存在及重要作用。壁虎為什么能緊緊貼著墻壁？近年來，有人用計算機模擬，證明壁虎的足與墻體之間的作用力在本質(zhì)上是它的細毛與墻體之間的范德華力。圖2-24壁虎細毛結(jié)構(gòu)的仿生膠帶

科學?技術?社會——壁虎與范德華力【新課導入】教材：P56為什么氣體在降溫加壓時會液化，液體在降溫時會凝固？氣態(tài)水液態(tài)水固態(tài)水一、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）比較強的分子間作用力（氫鍵）荷蘭物理學家，提出了范德華方程，研究了毛細作用，對附著力進行了計算，推導出物體氣、液、固三相相互轉(zhuǎn)化條件下的臨界點計算公式。1910年因研究氣態(tài)和液態(tài)方程獲諾貝爾物理學獎。一、范德華力（1）概念：范德華力是固體、液體和氣體中分子之間普遍存在的一種相互作用力。例如：共價化合物(CO2、H2SO4、HF、H2O、AlCl3等)

非金屬單質(zhì)(H2、P4、S8、C60等)

稀有氣體金剛石、單質(zhì)硅和SiO2中只有共價鍵，不存在分子！（2）本質(zhì)：是分子之間的一種靜電作用。1.范德華力2、范德華力的特點分子HClHBrHI范德華力(kJ·mol-1)21.1423.1126.00共價鍵鍵能(kJ·mol-1)431.8366298.7(1)范德華力很弱，約比化學鍵鍵能小1~2個數(shù)量級。與共價鍵相比，范德華力是否有飽和性和方向性？(2)范德華力沒有飽和性和方向性。

只要分子周圍空間允許，分子總是盡可能多的吸引其他分子。一、范德華力3、影響范德華力的因素一、范德華力分子ArCOHIHBrHCl相對分子質(zhì)量4028128.581.536.5范德華力(kJ/mol)8.508.7526.0023.1121.14(1)為什么范德華力：HI＞HBr＞HCl?組成結(jié)構(gòu)相似，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大(2)為什么范德華力：CO＞Ar?CO是極性分子，Ar是非極性分子，相對分子質(zhì)量相當?shù)姆肿?，極性越大，范德華力越大。某些分子間的范德華力對比分析，思考：相對分子質(zhì)量相同或相近時，分子的極性越大，范德華力越大。如CO為極性分子，N2為非極性分子，范德華力：CO>N2。分子相對分子質(zhì)量分子的極性范德華力(kJ·mol-1)CO28極性8.75N228非極性8.50分析表中數(shù)據(jù)，范德華力的大小有什么特點？分子ArCOHIHBrHCl相對分子質(zhì)量4028128.581.536.5范德華力(kJ/mol)8.508.7526.0023.1121.14(3)由此推理熔、沸點高低順序：HCl、HBr、HI：______________；Ar、CO：________。HI>HBr>HClCO>Ar(4)比較HCl、HBr、HI的穩(wěn)定性順序：____________，由分子構(gòu)成的物質(zhì)的穩(wěn)定性與范德華力是否相關：__________________________________________________。HCl>HBr>HI分子的穩(wěn)定性與分子內(nèi)的化學鍵有關，與范德華力無關一、范德華力鹵素單質(zhì)的熔點和沸點如表所示單質(zhì)熔點/℃沸點/℃F2－219.6－188.1Cl2－101－34.6Br2－7.258.78I2113.5184.4怎樣解釋鹵素單質(zhì)從F2～I2的熔、沸點越來越高？Cl2Br2I2氣態(tài)液態(tài)固態(tài)常溫下Cl2、Br2、I2的相對分子質(zhì)量依次增大范德華力依次增大熔、沸點依次升高導思資料觀看加熱過程中物質(zhì)的狀態(tài)變化的微觀模擬過程加熱加熱分子間的范德華力越大，物質(zhì)的熔、沸點越高觀看加熱過程中物質(zhì)的狀態(tài)變化的微觀模擬過程同一種物質(zhì)，范德華力大?。汗腆w液體氣體>>>分子正戊烷異戊烷新戊烷相對分子質(zhì)量727272沸點/℃36.1259某些分子的沸點一、范德華力相對分子質(zhì)量相同，支鏈越多范德華力越小熔、沸點依次減小戊烷的沸點有什么變化規(guī)律？一、范德華力分子鄰二甲苯間二甲苯對二甲苯相對分子質(zhì)量106106106沸點/℃144.42139.10138.35相對分子質(zhì)量相同，空間位阻越小范德華力越小熔、沸點依次減小二甲苯的沸點有什么變化規(guī)律？某些分子的沸點范德華力對物質(zhì)性質(zhì)的影響范德華力影響的主要是物質(zhì)的熔、沸點等物理性質(zhì)，與物質(zhì)的穩(wěn)定性無關。(1)組成和結(jié)構(gòu)相似的分子構(gòu)成的物質(zhì)，看相對分子質(zhì)量。

相對分子質(zhì)量越大

范德華力越大

物質(zhì)的熔、沸點越高。(2)互為同分異構(gòu)體的有機物分子，支鏈越多，分子對稱性越強，范德華力越小，物質(zhì)的熔、沸點越低。例如，沸點：新戊烷<異戊烷<正戊烷。(3)相對分子質(zhì)量相近的物質(zhì)，看分子極性。

分子的極性越大

范德華力越大

物質(zhì)的熔、沸點越高歸納總結(jié)思考1：預測第IVA族元素的簡單氫化物的沸點相對大小與預測結(jié)果相符一般規(guī)律：同一主族非金屬氫化物，從上到下，相對分子質(zhì)量逐漸增大，熔沸點逐漸升高。導思一、分子間作用力思考：HF、H2O、NH3的沸點為什么反常？分子之間存在特別強的相互作用→氫鍵思考：什么樣的原子間可形成氫鍵？N、O、F→電負性大氫鍵

在水分子的O-H中，共用電子對強烈的偏向O，使得H幾乎成為“裸露”的質(zhì)子，其顯正電性，它能與另一個水分子中相對顯負電性的O的孤電子對產(chǎn)生靜電作用，大大加強了水分子間的作用力，使水的熔沸點較高。這種靜電作用就是氫鍵。二、氫鍵H—O鍵極性很強無內(nèi)層電子，幾乎成為“裸露”的質(zhì)子。電負性大氫鍵OHHOHHδ＋δ＋δ－δ－…孤電子對(1)氫鍵的形成1.氫鍵1.定義：它是由已經(jīng)與電負性很大的原子(N、F、O)形成共價鍵的氫原子與另一分子中電負性很大的原子(N、F、O)之間形成的作用力.HFHF2.表示：氫鍵通常用

X—H…Y—表示,“—”表示共價鍵,“…”表示形成的氫鍵（X、Y為N、O、F）如HFHFX、Y可以相同，也可以不同

二、氫鍵即N-H、O-H、F-H鍵中的H180o沸點/℃周期O—H…ON—H…NF—H…F①要有與電負性很大的原子X以共價鍵結(jié)合的氫原子；②要有電負性很大且含有孤電子對的原子Y；③X與Y的原子半徑要小。3、氫鍵的形成條件氫鍵的本質(zhì)是靜電作用4671118.8

氫鍵不是化學鍵，是一種特殊的分子間作用力。鍵能較小，約為共價鍵的十分之幾【任務】探究氫鍵強度

共價鍵>氫鍵>范德華力4.氫鍵的強度

氫鍵氫鍵是除范德華力之外的另一種特殊的分子間作用力。3、類別：①分子間氫鍵

②分子內(nèi)氫鍵對羥基苯甲醛對羥基苯甲酸鄰羥基苯甲醛鄰羥基苯甲酸鄰硝基苯酚氫鍵氫鍵氫鍵氫鍵氫鍵

氫鍵氫鍵是除范德華力之外的另一種特殊的分子間作用力。4、特征：①方向性

(分子間氫鍵的X—H…Y三個原子盡可能在同一條直線上)???180°

氫鍵氫鍵是除范德華力之外的另一種特殊的分子間作用力。4、特征：②飽和性

（每個裸露的氫原子核只能形成一個氫鍵。每個孤電子對

也只能形成一個氫鍵）。一個水分子周圍只能與另外四個水分子以氫鍵結(jié)合二、氫鍵③有鍵長、鍵能。氫鍵X—H···Y鍵能/（kJ·mol-1）鍵長/pm代表性例子F—H···F28.1255（HF）nO—H···O18.8276冰O—H···O25.9266甲醇、乙醇N—H···F20.9268NH4FN—H···O20.9286CH3CONH2N—H···N5.4338NH3表2-9某些氫鍵的鍵能和鍵長**氫鍵鍵長一般定義為A—H···B的長度，而不是H···B的長度。4、特征：生物大分子中的氫鍵一、分子間作用力2、氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)氫鍵對物質(zhì)熔、沸點的影響

VA~VIA族元素的氫化物中，NH3、H2O和HF的熔沸點比同主族相鄰元素氫化物的熔、沸點高，這種反?，F(xiàn)象是由于它們各自的分子間形成了氫鍵。名稱相對分子質(zhì)量沸點/℃甲醇3265乙烷30-89乙醇4678丙烷44-42正丙醇6097正丁烷58-0.5水的熔點(℃)水的沸點(℃)水在0℃時密度(g/ml)水在4℃時密度(g/ml)0.00100.000.99981.0000冰的密度比液體水?。?/p>

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。一個水分子的氧原子與另一個水分子的氫原子沿該氧原子的一個sp3雜化軌道的方向形成氫鍵，因此當所有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)氫鍵對物質(zhì)密度的影響一、分子間作用力2、氫鍵對物質(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、低級醇、醛、酮等分子都與水分子形成氫鍵，均可溶于水。(3)氫鍵對物質(zhì)溶解度的影響2、氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響一、分子間作用力范德華力氫鍵共價鍵作用粒子分子H與N、O、F原子特征無方向性和飽和性有方向性和飽和性有方向性和飽和性強度共價鍵>氫鍵>范德華力影響強度的因素①隨分子極性的增大而增大②組成和結(jié)構(gòu)相似的分子構(gòu)成的物質(zhì)，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大對于X—H…Y，X、Y的電負性越大，Y原子的半徑越小，作用越強成鍵原子半徑和共用電子對數(shù)目。鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定對物質(zhì)性質(zhì)的影響①影響物質(zhì)的熔點、沸點、溶解度等物理性質(zhì)②組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，隨相對分子質(zhì)量的增大，物質(zhì)的熔、沸點升高。①分子間氫鍵的存在，使物質(zhì)的熔、沸點升高，在水中的溶解度增大。分子內(nèi)氫鍵的存在，降低物質(zhì)的熔、沸點共價鍵鍵能越大，分子穩(wěn)定性(化性)越強小結(jié)：范德華力氫鍵分子間的作用力

概念、本質(zhì)、特征

范德華力對物質(zhì)熔、沸點的影響

概念、實質(zhì)構(gòu)成條件、特征

表示方法

氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響1、

下列說法中正確的是()A、分子間作用力越大，分子越穩(wěn)定B、分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點越高C、相對分子質(zhì)量越大，其分子間作用力越大D、分子間只存在范德華力B2、下列與氫鍵有關的說法中錯誤的是()A、鹵化氫中HF沸點較高，是由于HF分子間存在氫鍵B、鄰羥基苯甲醛()的熔、沸點比對羥基苯甲醛()的熔、沸點低C、氨水中存在分子間氫鍵D、形成氫鍵A—H???B—的三個原子總在一條直線上D3、正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“×”。①乙醇分子和水分子間只存在范德華力。（

）②氫鍵（X—H???Y）中三原子在一條直線上時，作用力最強。（

）③“X—H???Y”三原子不在一條直線上時，也能形成氫鍵。（