G2-選修3-2-4-分子間作用力與物質(zhì)性質(zhì).ppt

1、H2O(s),H2O(l),H2O(g),2H(g)+O(g),H2(g)+O2(g),分子中化學鍵不斷裂，分子間距離增大，由有規(guī)則排列變無規(guī)則運動，說明分子間存在著作用力。,吸收能量，OH鍵斷裂,釋放能量，新鍵生成,1分子間作用力的概念： _； 2分子間作用力實質(zhì)：_； 3存在：_； 4它的強度比化學鍵弱(強或弱)的多； _是常見的分子間作用力。,填空：,將氣體分子凝聚成相應的固體或液體的作用,一種靜電作用,所有的共價分子之間,范德華力和氫鍵,范德華力,荷蘭物理學家范德華，1910年獲得諾貝爾物理獎，因確立真實氣體狀態(tài)方程和分子間范德華力而聞名于世。 他是分子間作用力的首位發(fā)現(xiàn)者，所以人們又

2、把分子間作用力叫做范德華力。,范德華力是一種普遍存在于固體、液體和氣體中分子之間的作用力。,思考： 1范德華力與化學鍵的強弱？ 2范德華力是否具有飽和性和方向性？ 3范德華力對物質(zhì)的性質(zhì)有什么影響？ 4影響范德華力的因素有哪些？,鹵化氫分子的范德華力和化學鍵的比較,結論：,1范德華力遠小于共價鍵的鍵能。 2范德華力的大小與共價鍵的鍵能大小沒有直接的關系。并不是鍵能大范德華力就大。 3鍵能的大小影響了分子的穩(wěn)定性，物質(zhì)的化學性質(zhì)；范德華力的大小影響物質(zhì)的物理性質(zhì)。,鹵素單質(zhì)的相對分子質(zhì)量和熔、沸點,鹵素單質(zhì)熔沸點與相對分子質(zhì)量的關系,四鹵化碳熔沸點與相對分子質(zhì)量的關系,1鹵素單質(zhì)（四鹵化碳）的相

3、對分子質(zhì)量 ,范德華力 ； 物質(zhì)的熔點 ；沸點 。,逐漸增大,2隨著C原子數(shù)的增加，烷烴分子間的范德華 力 ，烷烴的熔沸點 。,結論： 結構和組成相似的分子，相對分子質(zhì)量越大，范德華力 ,物質(zhì)的熔沸點也 。,逐漸增大,逐漸增大,逐漸增大,逐漸增大,逐漸增大,越大,越高,思考： 1比較正戊烷、異戊烷、新戊烷熔沸點的高低。 2比較 的熔沸點。,正戊烷 戊烷 新戊烷,鄰間對,結論： 對于有機物中的同分異構，支鏈越多，物質(zhì)間的范德華力_，熔沸點_。 而對于同分異構體中支鏈相同的物質(zhì)，結構越對稱物質(zhì)的范德華力_，熔沸點_。,對位化合物結構對稱，很可能是非極性分子，分子間的范德華力以色散力為主，而鄰位化合

4、物結構不對稱，可能是極性分子，分子間的范德華力以取向力為主。取向力大于色散力。,越小,越低,越小,越低,相關資料：,結論：,相對分子質(zhì)量相同的物質(zhì)，分子的極性越大，物質(zhì)間的范德華力越大，熔沸點越高。,歸納與總結：范德華力的影響因素,1分子大小 一般組成和結構相似的物質(zhì)，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分子的空間構型 一般對于有機物的同分異構體，支鏈越多，結構越對稱，范德華力越小，熔沸點越低。 3分子中的電荷分布是否均勻 一般來說相同分子質(zhì)量的物質(zhì)，極性分子物質(zhì)的范德華力大于非極性分子的物質(zhì)。,方向性與飽和性：,范德華力一般沒有方向性、飽和性，只要分子周圍空間準許，當氣體分

5、子凝聚時，它總是盡可能吸引更多的其它分子。,金屬鍵沒有方向性和飽和性； 離子鍵沒有方向性和飽和性； 共價鍵有方向性和飽和性； 范德華力沒有方向性和飽和性。,范德華力與物質(zhì)性質(zhì)的關系,對于分子構成的物質(zhì)，范德華力影響物質(zhì)的熔、沸點、溶解度。,例：氧氣在水中的溶解度比氮氣大，原因是氧分子與水分子之間的范德華力大。,練習：,1、下列物質(zhì)中存在分子間作用力的是： I2 干冰 NaCl 石墨 SiO2 水 冰 水蒸氣 金剛石 Cu,2、下列物質(zhì)受熱熔化時，不需要破壞化學鍵的是 （ ） A、食鹽 B、純堿 C、干冰 D、冰,CD,3、干冰升華時，下列所述內(nèi)容發(fā)生變化的是 （ ） 、分子間的距離 、分子間的

6、作用力 、分子內(nèi)的化學鍵 、分子內(nèi)共價鍵的鍵長,AB,范德華力比化學鍵弱得多，不是化學鍵，所以由范德 華力結合的物質(zhì)熔點較低。,化學鍵的鍵能一般為100600kJ/mol，范德華力的作用能一般只有2 20kJ/mol 。,化學鍵與范德華力比較,一些氫化物的沸點,氫鍵的形成增加了分子間作用力，所以沸點升高。,1氫鍵的形成：以HF為例,F吸引電子的能力很強，HF極性很強，共用電子對強烈偏向于F，H原子幾乎成了“裸露”的質(zhì)子。此半徑極小，帶部分正電荷的H核，與帶部分負電荷的F原子充分接近，產(chǎn)生了一種靜電吸引作用，形成了氫鍵。,固體氟化氫(HF)n中氫鍵的鏈狀結構,氫鍵：分子中與電負性大的原子X（氟、

7、氯、氧、氮等）以共價鍵結合的氫原子，和另一個分子中電負性大的原子Y（與X相同的也可以）之間所形成的一種較強的相互作用，在X與Y之間以氫為媒介，生成X-HY形的鍵。氫鍵的鍵能在1040KJmol-1之間，比化學鍵弱很多，但比普通的分子間作用力稍強。X、Y是電負性大、半徑小的原子，常見的有F、O、N原子。,2氫鍵的表示方法 氫鍵常用XHY表示，X、Y代表F、O、N 等電負性大而且原子半徑較小的原子。 X、Y可以是兩種相同的元素也可以是兩種不同的元素。如：OHO、FHF、NHO,3形成氫鍵的必要的兩個基本條件 （1）分子中必須有一個與電負性很強的元素原子形成強極性鍵的氫原子； （2）分子中必須有帶孤

8、對電子、電負性大且原子半徑小的元素（如N、O、F）,除了像水一樣形成分子間氫鍵外，某些物質(zhì)的分子還可以形成分子內(nèi)氫鍵。如HNO3分子，鄰硝基苯酚分子。,分子內(nèi)氫鍵不可能在一條直線上，分子內(nèi)氫鍵生成，一般會使熔沸點降低，汽化熱、升華熱減小，也同時也會影響化合物的溶解度。在苯酚的鄰位上有CHO、COOH、OH、NO2等基團時，可形成分子內(nèi)氫鍵的合環(huán)。,三、氫鍵,當氫原子與電負性大、半徑小的 X 原子形成共價鍵后，共用電子對偏向于 X 原子，氫原子幾乎變成了 “裸核” ?！奥愫恕?的體積很小，又沒有內(nèi)層電子，不被其他原子的電子所排斥，還能與另一個電負性大、半徑小的 Y 原子中的孤對電子產(chǎn)生靜電吸引作

9、用。這種產(chǎn)生在氫原子與電負性大的元素原子的孤對電子之間的靜電吸引稱為氫鍵。,氫鍵具有方向性和飽和性。 氫鍵的方向性是指形成氫鍵 XHY 時，X、H、Y 原子盡可能在一條直線上，這樣可使 X 原子與 Y 原子之間距離最遠，兩原子間的斥力最小。氫鍵的飽和性是指一個 XH 分子只能與一個 Y 原子形成氫鍵，當 XH 分子與一個 Y 原子形成氫鍵 XHY 后，如果再有一個 Y 原子接近時，則這個原子受到 XHY 上的 X 和 Y 原子的排斥力遠大于 H 原子對它的吸引力，使 H 原子不可能再與第二個 Y 原子形成第二個氫鍵。,氫鍵可分為分子間氫鍵和分子內(nèi)氫鍵兩種類型。一個分子的XH鍵與另一個分子中的Y

10、原子形成的氫鍵稱為分子間氫鍵；一個分子的XH鍵與同一分子內(nèi)的Y原子形成的氫鍵稱為分子內(nèi)氫鍵。,（一）分子間氫鍵 分子間氫鍵可分為同種分子間的氫鍵和不同種分子間的氫鍵兩大類。同種分子間的氫鍵也可分為二聚分子中的氫鍵和多聚分子中的氫鍵，而多聚分子中氫鍵又分為鏈狀結構、層狀結構和立體結構。 二聚分子中的氫鍵的一個典型例子是二聚甲酸(HCOOH)2 中的氫鍵：,多聚分子中氫鍵的鏈狀結構的一個例子是固體氟化氫。,在硼酸（H3BO3）晶體中，存在多聚分子中氫鍵的層狀結構。,多聚分子中氫鍵的立體結構的例子是冰。,冰中氫鍵的四面體立體結構,HF水溶液中存在的氫鍵可能有：,FHF FHO OHO OHF,（二）

11、分子內(nèi)氫鍵 在某些分子中，存在著分子內(nèi)氫鍵。例如： 由于受分子結構的限制，形成分子內(nèi)氫鍵的三個原子不在同一直線上，鍵角一般約為 150 。,圖518 原子軌道的近似能量圖,根據(jù)元素周期表中原子的電子排布特點 ，可以把元素周期表分為五個區(qū)，即： s 區(qū) ， p 區(qū) ， d 區(qū) ， ds 區(qū) ， f 區(qū)。,1927年，Heitler和London用量子力學方法處理兩個H原子形成H2分子過程，得到H2能量隨核間距變化的圖象。 橫坐標是H原子間的距離，縱坐標是體系的勢能E，且以r趨向于無窮大為縱坐標的勢能零點。從圖中可以看出，rr0時，E值最小，為E-D(D0，-D0)。此時表明兩個H原子之間形成了化

12、學鍵。 當兩個H原子的電子自旋方向相反時，隨著他們的接近，兩個原子軌道發(fā)生重疊，電子云密度增大，體系能量比單獨的兩個H原子的能量降低，在平衡距離R0處形成穩(wěn)定的H2分子。當兩個H原子的電子自旋方向相同，他們相互接近時，將產(chǎn)生相互排斥力，體系能量升高。共價鍵的本質(zhì)是兩原子互相接近時，由于原子軌道重疊，兩原子共用自旋相反的電子對，使體系能量降低，而形成化學鍵（共價?。?。,1927年，Heitler 和London用量子力學處理氫氣分子H2，解決了兩個氫原子之間化學鍵的本質(zhì)問題，并將對 H2 的處理結果推廣到其它分子中，形成了以量子力學為基礎的價鍵理論(V. B. 法)。,30.化學物質(zhì)結構與性質(zhì)（

13、13分） Q、R、X、Y、Z五種元素的原子序數(shù)依次遞增。已知：Z的原子序數(shù)為29，其余的均為短周期主族元素；Y原子價電子（外圍電子）排布msnmpn；R原子核外L層電子數(shù)為奇數(shù)；Q、X原子p軌道的電子數(shù)分別為2和4。 請回答下列問題： （1）Z2+ 的核外電子排布式是 。 （2）在Z(NH3)42+離子中，Z2+的空間軌道受NH3分子提供的 形成配位鍵。,（3）Q與Y形成的最簡單氣態(tài)氫化物分別為甲、乙，下列判斷正確的是 。 a.穩(wěn)定性：甲乙，沸點：甲乙 b.穩(wěn)定性：甲乙，沸點：甲乙 （4） Q、R、Y三種元素的第一電離能數(shù)值由小到大的順序為 （用元素符號作答） （5）Q的一種氫化物相對分子質(zhì)量

14、為26，其中分子中的鍵與鍵的鍵數(shù)之比為 。 （6）五種元素中，電負性最大與最小的兩種非金屬元素形成的晶體屬于 。,答案：（1）1s22s22p63s23p63d9 （2）孤對電子（孤電子對） （3）b （4）Si C N （5） 3:2 （6）原子晶體 【解析】本題考查物質(zhì)結構與性質(zhì)。29號為Cu。Y價電子：msnmpn中n只能取2，又為短周期，則Y可能為C或Si。R的核外L層電子數(shù)為奇數(shù)，則可能為Li、B、N或F。Q、X的p軌道為2和4，則C（或Si）和O(或S)。因為五種元素原子序數(shù)依次遞增。故可推出：Q為C，R為N，X為O，Y為Si。（1）Cu的價電子排布為3d104s1，失去兩個電子，

15、則為3d9。（2）Cu2+可以與NH3形成配合物，其中NH3中N提供孤對電子，Cu提供空軌道，而形成配位鍵。,（3）Q、Y的氫化物分別為CH4和SiH4，由于C的非金屬性強于Si，則穩(wěn)定性CH4SiH4。因為SiH4 的相對分子質(zhì)量比CH4大，故分子間作用力大，沸點高。（4）C、N和Si中，C、Si位于同一主族，則上面的非金屬性強，故第一電離能大，而N由于具有半充滿狀態(tài)，故第一電離能比相鄰元素大，所以NCSi。（5）C、H形成的相對分子質(zhì)量的物質(zhì)為C2H2，結構式為H-CC-H，單鍵是鍵，叁鍵中有兩個是鍵一個鍵，所以鍵與鍵數(shù)之比為3：2。（6）電負性最大的非元素是O，最小的非金屬元素是Si，兩

16、者構成的SiO2，屬于原子晶體。,I1、I2變化趨勢圖,電離能變化趨勢圖,電子親和能變化示意圖,電負性變化示意圖,幾種特殊粒子的結構特點： （1）離子的電子層排布： 主族元素陽離子跟上一周期稀有氣體的電子層排布相同； 陰離子跟同一周期稀有氣體的電子排布相同，如O2-、F-與Ne相同。 （2）等電子粒子（注意主要元素在周期表中的相對位置） 10電子粒子：CH4、N3-、NH2-、NH3、NH4+、O2-、OH-、H2O、H3O+、F-、HF、Ne、Na+、Mg2+、Al3+等 18電子粒子：SiH4、P3-、PH3、S2-、HS-、H2S、Cl-、HCl、Ar、K+、Ca2+等（F2、H2O2、

17、C2H6、CH3OH） 核外電子總數(shù)及質(zhì)子總數(shù)均相同的陽離子有：Na+、NH4+、H3O+等；陰離子有：F-、OH-、NH2-、HS-、Cl-等。,元素周期律： 元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增呈現(xiàn)周期性變化的規(guī)律。其實質(zhì)是元素原子核外電子排布周期性變化的必然結果。,同周期元素結構性質(zhì)的遞變規(guī)律：,同主族元素結構性質(zhì)的遞變規(guī)律：,元素金屬性強弱的判斷依據(jù) 元素的金屬性：指元素的原子失去電子的能力。 單質(zhì)與水或酸反應置換氫氣的難易程度； 最高價氧化物對應水化物的堿性強弱； 金屬活動性順序表； 金屬之間的相互置換； 金屬陽離子氧化性的強弱（根據(jù)電化學知識判斷）,元素非金屬性強弱的判斷依據(jù) 元素的非金屬

18、性：指元素的原子得到電子的能力。 單質(zhì)與氫氣化合的難易程度； 生成氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性； 最高價氧化物對應水化物的酸性強弱； 非金屬單質(zhì)之間的相互置換； 元素原子對應陰離子的還原性。,鮑林近似能級圖,圖4-8 NH3、H2O分子結構示意圖,中心原子的價層電子對的分布和 ABn 型共價分子或離子的幾何構型,核黃素（維生素B2） 分子式：C17H20N4O6 分子量：376 性狀：黃色或桔黃色結晶性粉末。 規(guī)格：符合 BP2003/USP28 。 用途：水溶性維生素，可治療傳染性口角炎，舌炎， 眼炎，結膜炎，皮脂溢出，皮脂溢出性皮炎、陰囊炎等，同時也是一種很好的營養(yǎng)品，在食品及飼料行業(yè)中被廣泛用作食

19、品添加劑、飼料添加劑。,維生素C又叫抗壞血酸（Ascorbic acid），是一個含有6個碳原子的酸性多羥基化合物。由于其分子中第2及第3位碳原子上的兩個烯醇式羥基極易游離而釋放出H，故具有有機酸的性質(zhì)。這種特殊的烯醇結構也使它非常容易釋放氫原子，并使許多物質(zhì)還原，因此VC具有還原劑的性質(zhì)，在有氧化劑存在時，抗壞血酸可脫氫變成脫氫抗壞血酸。此反應是可逆的，因而脫氫抗壞血酸具有和維生素C相同的生理活性。但如果繼續(xù)被氧化，就生成2，3-二酮古洛糖酸而完全失去生理活性。 維生素C為無色無臭的片狀結晶體，熔點為190-192，味酸，溶于水及乙醇。VC具有很強的還原性，所以極易被氧化劑及熱破壞，在中性或

20、堿性溶液中破壞尤其迅速。光、微量重金屬（特別是Fe和Cu）或熒光物質(zhì)（如核黃素）更能促其氧化。因而飼料原料中的維生素C在儲存過程中被大量破壞。,維生素A又稱視黃醇或抗干眼醉，系高度不飽和脂肪醇。脂溶性維生素。維生素A在自然界中主要以脂肪酸醋的形式存在，常見的是維生素A乙酸酯和維生素A棕擱酸酯。維生素A純品為黃色片狀結晶，不純品一般是無色或淡黃色油狀物(加熱至60攝氏度應成澄清溶液)。維生素A不溶于水，在乙醇中微溶，易溶于油及其他有機溶劑中。遇光、空氣或氧化劑則分解失效，在無氧條件下可耐熱至120130攝氏度，但在有氧條件下受熱或受紫外線照射時，均可使其破壞失效。天然維生素A只存在動物體中。,缺

21、乏維生素A：夜盲、角膜炎。 富含維生素A的食品：牛奶、雞蛋、胡蘿卜、蔬菜葉、魚油等。 缺乏維生素E：不育、肌肉營養(yǎng)不良； 富含維生素E的食品：植物油、牛奶、雞蛋和肉類。 缺乏維生素K：血友??； 富含維生素K的食品：鮮蔬菜。 缺乏維生素D：佝僂病、軟骨?。?富含維生素D的食品：魚油等。 缺乏維生素B1：腳氣、神經(jīng)失調(diào)； 富含維生素B1的食品：肉類、酵母、帶莢的果實、谷類。 缺乏維生素B2：皮膚病、神經(jīng)失調(diào)； 富含維生素B2的食品：肉類、牛奶。 缺乏維生素B5：易怒、痙攣； 富含維生素B5的食品：肝、酵母、谷類。 缺乏維生素B12：惡性貧血； 富含維生素B12的食品：肝、肉類、雞蛋、牛奶。 缺乏維

22、生素C：壞血病； 富含維生素C的食品：檸檬、水果、青椒、白菜、土豆。 缺乏泛酸：胃腸炎、皮膚??； 富含泛酸的食品：肝、酵母、雞蛋。 缺乏葉酸：貧血； 富含葉酸的食品：蔬菜葉,如果在空腹時服用維生素，會在人體還來不及吸收利用之前即從糞便中排出。如維生素A等脂溶性維生素，溶于脂肪中才能被胃腸黏膜吸收，應宜飯后吃用，才能夠較完全地被人體吸收。 維生素是維持機體健康所必需的一類低分子有機化合物。這類物質(zhì)由于體內(nèi)不能合成，或者合成量極少，因此，盡管需要量不多，每日僅以毫克或微克計算，卻都必須由食物供給，否則就會出現(xiàn)缺乏病。 脂溶性維生素包括維生素A、D、E、K等，不溶于水，能溶于脂肪及脂肪溶劑（如苯、乙

23、醚、氯仿等）中。在食物中，它們常與脂類共存，在腸道中與脂類的吸收也密切相關。當脂類吸收不良時，脂溶性維生素的吸收也大力減少，甚至引起代謝障礙。吸收后的脂溶性維生素，主要儲存于肝臟中。 水溶性維生素包括維生素B復合物（維生素B1、B2、PP、B6、泛酸、生物素、葉酸及B12等）和維生素C能溶解于水。水溶性維生素及其代謝產(chǎn)物均自尿中排出，體內(nèi)不能儲存。,結合本章內(nèi)容，適當回顧電子式知識并拓展？,八電子穩(wěn)定結構的判斷,例題 下列分子中所有原子都滿足最外層為8電子結構的是 ABF3 BH2O CSiCl4 DPCl5 解析：根據(jù)定義，共價鍵中的電子被成鍵的兩個原子共有，圍繞兩個原子核運動。所以，形成共

24、價鍵的原子的最外層電子數(shù)等于它本身最外層電子的個數(shù)加上它與其他原子形成共價鍵的數(shù)目。據(jù)此，題中各原子的最外層電子個數(shù)為：A中B有3+36、F有7+18；B中H有1+12、O有6+28；C中Si有4+48、Cl有7+18；D中P有5+510、Cl有7+18。 答案： C 規(guī)律總結： 分子中若含有氫元素，則氫原子不能滿足最外層八電子穩(wěn)定結構，但它滿足K層為最外層兩個電子的穩(wěn)定結構。同樣Be原子最外層只有兩個電子，在其化合物中最外層電子數(shù)也不可能滿足8電子的穩(wěn)定結構。 分子中若不含有氫元素，可按下述方法進行判斷：若某元素的化合價的絕對值與其原子最外層電子數(shù)之和等于8，則該元素的原子最外層滿足8電子的穩(wěn)定結構；否則不滿足。例如：CO2分子中，碳元素的化合價為+4價，碳原子最外層電子數(shù)為4，二者之和為8，則碳原子滿足最外層8電子穩(wěn)定結構；氧