专题专题3 3分子间作用力分子晶体分子间作用力分子晶体微粒间作用力与物质性质微粒间作用力与物质性质第四单元第四单元说明了物质的分子间存在着作用力说明了物质的分子间存在着作用力气态气态液态液态固态固态降温加压降温加压降温降温分子距离缩短分子距离缩短分子距离缩短分子距离缩短分子无规则运动分子无规则运动分子有规则排列分子有规则排列一、分子间作用力一、分子间作用力 1.1.定义定义:使分子聚集在一起的作用力使分子聚集在一起的作用力2.2.实质：实质：是一种静电作用，它比化学键弱很多。是一种静电作用，它比化学键弱很多。3 3.分类分类:分子间作用力分子间作用力范德华力范德华力 氢键氢键 (不是化学键不是化学键)一、范德华力一、范德华力范德华范德华(VanDerWaals18371923)荷兰物理学家。提出了范德华荷兰物理学家。提出了范德华方程。研究了毛细作用，对附着力方程。研究了毛细作用，对附着力进行了计算。推导出物体气、液、进行了计算。推导出物体气、液、固三相相互转化条件下的临界点计固三相相互转化条件下的临界点计算公式。算公式。1910 1910 年因研究气态和液年因研究气态和液态方程获诺贝尔物理学奖。原子间态方程获诺贝尔物理学奖。原子间和分子间的吸引力被命名为范德华力。和分子间的吸引力被命名为范德华力。1、概念、概念：把共价分子聚集在一起的分：把共价分子聚集在一起的分子之间的作用力，叫子之间的作用力，叫范德华力范德华力。2、实质：、实质：是一种静电作用，它比化学键是一种静电作用，它比化学键弱很多。弱很多。分子分子范德华力（范德华力（kJmol-1）键能（键能（kJmol-1）HCl21.14432HBr23.11366HI26.00298一、范德华力一、范德华力3、特点、特点只存在于分子间，包括单原子分子只存在于分子间，包括单原子分子只有分子充分接近时才有相互作用只有分子充分接近时才有相互作用（300500pm）皮米皮米pm0.001纳米(nm)=1皮米)范德华力一般没有饱和性和方向性范德华力一般没有饱和性和方向性只要分子周围空间允许，当气体分子凝聚时，只要分子周围空间允许，当气体分子凝聚时，它总是尽可能吸引更多的其它分子。它总是尽可能吸引更多的其它分子。一、范德华力一、范德华力卤卤素素单单质质熔熔沸沸点点与与相相对对分分子子质质量量的的关关系系一、范德华力一、范德华力4、影响范德华力的因素影响范德华力的因素P53交流交流与讨论与讨论范德华力与相对分子质量的关系范德华力与相对分子质量的关系 单质单质相对分子质量相对分子质量熔点熔点/沸点沸点/F238-219.6-188.1Cl271-101.0-34.6Br2160-7.258.8I2254113.5184.4分子分子HClHBrHIAr相对分子质量相对分子质量36.58112840范德华力范德华力(kJ/mol)21.1423.1126.008.50熔点熔点/-114.8-98.5-50.8沸点沸点/-84.9-67-35.4范德华力与分子的极性的关系范德华力与分子的极性的关系分子分子 相对分子质量相对分子质量 分子的极性分子的极性熔点熔点/沸点沸点/CO28极性极性-205.05-191.49N228非极性非极性-210.00-195.81结论结论:相对分子质量相同或相近时，相对分子质量相同或相近时，分子的极性越分子的极性越大（分子结构越不对称），范德华力越大大（分子结构越不对称），范德华力越大，其熔沸，其熔沸，其熔沸，其熔沸点越高点越高点越高点越高一、范德华力一、范德华力4、影响范德华力的因素影响范德华力的因素分子的大小分子的大小分子的空间构型分子的空间构型分子中电荷分布是否均匀分子中电荷分布是否均匀分子的组成和结构相似时，相对分子分子的组成和结构相似时，相对分子质量越大，范德华力越大。质量越大，范德华力越大。、分子构成的物质，其相对分子质量越大，则、分子构成的物质，其相对分子质量越大，则范德华力越大，物质的熔沸点越高；范德华力越大，物质的熔沸点越高；如烷烃随碳如烷烃随碳原子数的递增，熔沸点不断升高原子数的递增，熔沸点不断升高.相对分子质量相对分子质量相近，分子极性越大，物质的熔沸点越高。相近，分子极性越大，物质的熔沸点越高。、若溶质分子能与溶剂分子形成较强的范德华、若溶质分子能与溶剂分子形成较强的范德华力，则溶质在该溶剂中的溶解度较大。力，则溶质在该溶剂中的溶解度较大。例：氧气例：氧气在水中的溶解度比氮气大，原因是氧分子与水分在水中的溶解度比氮气大，原因是氧分子与水分子之间的范德华力大。子之间的范德华力大。BrBr2 2、I I2 2与苯分子间的作与苯分子间的作用力较大，故溴、碘易溶于苯中，而水与苯分子用力较大，故溴、碘易溶于苯中，而水与苯分子间的作用力很小，故水很难溶于苯中间的作用力很小，故水很难溶于苯中一、范德华力一、范德华力5、范德华力对分子构成物质性质的影响范德华力对分子构成物质性质的影响例例1：下列叙述正确的是：下列叙述正确的是：A.氧气的沸点低于氮气的沸点氧气的沸点低于氮气的沸点B.稀有气体原子序数越大，沸点越高稀有气体原子序数越大，沸点越高C.任何分子间在任意情况下都会产生任何分子间在任意情况下都会产生范德华力范德华力D.同周期元素的原子半径越小，越易失去电子同周期元素的原子半径越小，越易失去电子(B）例例2：下列各组物质汽化或熔化时，所克服的：下列各组物质汽化或熔化时，所克服的粒子间作用力属于同种类型的是粒子间作用力属于同种类型的是A碘和干冰的升华碘和干冰的升华 B二氧化硅和生石灰的熔化二氧化硅和生石灰的熔化C氯化钠和铁的熔化氯化钠和铁的熔化 D溴和煤油的蒸发溴和煤油的蒸发(AD）课堂例析课堂例析一、范德华力一、范德华力6、范德华力的几种类型范德华力的几种类型(了解了解)P54下列各组物质的熔沸点的相对大小下列各组物质的熔沸点的相对大小:CF4、CCl4、CBr4CH4、C2H6、C3H8H2O、H2S、H2Se(1)CF4CCl4CBr4(2)CH4C2H6C3H8(3)H2SH2SeH2O【课堂思考【课堂思考】第第A族元素的气态氢化物的沸点随相对分子质量族元素的气态氢化物的沸点随相对分子质量的增大而升高，符合前面所学规律，但的增大而升高，符合前面所学规律，但HF、H2O、NH3的沸点却反常，这是什么原因呢？的沸点却反常，这是什么原因呢？二、氢键二、氢键（1）定义：除范德华力外的定义：除范德华力外的另一种分子间作用力，另一种分子间作用力，它是由它是由已经与电负性很强的原子形成强极性共价已经与电负性很强的原子形成强极性共价键的氢原子键的氢原子（几乎成为几乎成为“裸露裸露”的质子的质子）与与另一另一分子中电负性很强的原子中的孤对电子分子中电负性很强的原子中的孤对电子之间的作之间的作用力，其本质依然是静电作用。用力，其本质依然是静电作用。1.概念概念二、氢键二、氢键当当H H原子与电负性很大的原子与电负性很大的F F、O O、N N等元素形成等元素形成H-FH-F、H-OH-O、H-NH-N共共价键时，由于两元素的电负性价键时，由于两元素的电负性差很大，致使这些共价键的电差很大，致使这些共价键的电子对会强烈的偏向子对会强烈的偏向F F、O O、N N等原等原子一边，结果使子一边，结果使H H原子几乎成为原子几乎成为“裸露裸露”的质子的质子，从而带有较，从而带有较强的正电荷，具有很强的吸引强的正电荷，具有很强的吸引电子的能力。当另一分子中的电子的能力。当另一分子中的组成原子上有孤对电子（组成原子上有孤对电子（HFHF、H H2 2O O、NHNH3 3分子中的分子中的F F、O O、N N等原等原子）时，则子）时，则H H原子原子就会就会与孤对电与孤对电子子产生电性吸引，这种静电吸产生电性吸引，这种静电吸引作用就是氢键。引作用就是氢键。NH3HFAHB（2）氢键的形成条件氢键的形成条件氢键氢键 H原子与另一分子中的原子与另一分子中的电负电负性大、原子半径小且有孤对电子性大、原子半径小且有孤对电子的元素原子（的元素原子（B B原子）原子）间产生静间产生静电吸引电吸引 分子中分子中有有H原子原子，且，且H原子必原子必须与电负性大，原子半径小的原须与电负性大，原子半径小的原子子(A A原子原子）形成形成强极性键强极性键1.概念概念二、氢键二、氢键AHB（3）氢键的表示方法氢键的表示方法A和和B可以是同种原子，也可以是不同种原子，可以是同种原子，也可以是不同种原子，但都是电负性较大、半径极小的非金属原子但都是电负性较大、半径极小的非金属原子（一般就是（一般就是N、O、F）,且且B原子原子有孤对电子。有孤对电子。表示式中的实线表示共价键，虚线表示氢键。表示式中的实线表示共价键，虚线表示氢键。以以H原原子为中心的子为中心的3个原子个原子AHB尽可能在一尽可能在一条直线上，条直线上，这样这样A原子与原子与B原子间的距离较远，原子间的距离较远，斥力较小，形成的氢键稳定。斥力较小，形成的氢键稳定。氢键具有方向性和饱和性氢键具有方向性和饱和性1.概念概念二、氢键二、氢键AHB中中，（4）影响氢键强弱的因素影响氢键强弱的因素FHFOHONHN越大越大A、B原子的电负性原子的电负性 、半径、半径 ，形成的氢键就形成的氢键就 。越强越强 越小越小常见的氢键的强弱顺序为：常见的氢键的强弱顺序为：1.概念概念二、氢键二、氢键（5）氢键的类型：氢键既可以存在于分子之间（）氢键的类型：氢键既可以存在于分子之间（HF分子间、分子间、NH3与与H2O分子间），也可存在于分子内部分子间），也可存在于分子内部的原子团之间。的原子团之间。分子间氢键分子内氢键邻羟基苯甲醛邻羟基苯甲醛对羟基苯甲醛对羟基苯甲醛熔点：熔点：2沸点：沸点：115熔点：熔点：196.5沸点：沸点：2501.概念概念二、氢键二、氢键(1)对沸点和熔点的影响对沸点和熔点的影响分子间氢键分子间氢键的形成使物质的沸点和熔的形成使物质的沸点和熔点升高。点升高。分子内氢键分子内氢键的生成往往会降低分子间的生成往往会降低分子间作用力，从而使物质的沸点和熔点降低作用力，从而使物质的沸点和熔点降低。2.氢键对物质性质的影响：氢键对物质性质的影响：二、氢键二、氢键交流与讨论：交流与讨论：尿素、醋酸、硝酸是相对分子质量尿素、醋酸、硝酸是相对分子质量相近的三种分子，但这三种物质的熔点相近的三种分子，但这三种物质的熔点和沸点相差比较大和沸点相差比较大:尿素尿素醋酸醋酸硝酸。硝酸。试从氢键的角度分析造成尿素、醋试从氢键的角度分析造成尿素、醋酸、硝酸三种相对分子质量相近的分子酸、硝酸三种相对分子质量相近的分子的熔沸点相差较大的可能原因。的熔沸点相差较大的可能原因。2.氢键对物质性质的影响：氢键对物质性质的影响：(2)对溶解度的影响对溶解度的影响在极性溶剂里，如果溶质分子与溶剂在极性溶剂里，如果溶质分子与溶剂分子间可以生成氢键，则溶质的溶解度增分子间可以生成氢键，则溶质的溶解度增大。大。2.氢键对物质性质的影响：氢键对物质性质的影响：水和甲醇的相互溶解水和甲醇的相互溶解（深蓝色虚线为氢键）（深蓝色虚线为氢键）二、氢键的形成二、氢键的形成交流与讨论：交流与讨论：1.1.为什么为什么NH3极易溶于水？极易溶于水？2.NH3溶于水是形成溶于水是形成N-H还是形成还是形成O-HN?正是这样，正是这样，NH3溶于水溶液呈碱性溶于水溶液呈碱性 溶溶质质分分子子与与溶溶剂剂分分子子之之间间形形成成氢氢键键使使溶解溶解度增大度增大3.水中的氢键对水的性质的影响：水中的氢键对水的性质的影响：（1 1）水分子间形成氢键，增大了水分子间的）水分子间形成氢键，增大了水分子间的作用，使水的溶、沸点比作用，使水的溶、沸点比H H2 2S S高高（2 2）水结冰时，体积膨胀，密度减小）水结冰时，体积膨胀，密度减小（3 3）4 4 时，冰的密度最大时，冰的密度最大二、氢键的形成二、氢键的形成晶莹的水珠晶莹的水珠P56 P56 拓展视野拓展视野 水的特殊物理性质与氢键水的特殊物理性