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分子间的作用力
第二章 分子结构与性质
1、认识分子间存在相互作用，知道范德华力是常见的分子间作用力。
2、能说明范德华力对物质熔点、沸点等性质的影响，形成“结构决定性质”的基本概念。
3、知道氢键是常见的分子间作用力，能说明氢键对物质熔点、沸点等性质的影响，能举例说明氢键对于生命的重大意义。
【查阅资料】100℃时水会剧烈沸腾，3000℃时，水会分解生成氢气和氧气。这说明了什么？
2H2O(l) = 2H2(g)+O2(g)
H2O(l)=H2O(g)
降温加压时气体会液化，降温时液体会凝固，这些事实表明，分子之间存在着相互作用力——分子间作用力
分子内H—O共价键被破坏
分子间的某种作用力
破坏
破坏
＜
研究表明分子之间普遍存在着相互作用力，而荷兰物理学家范德华是最早研究这种作用力的科学家，因而把这种分子间作用力称为范德华力。
一、范德华力
1.概念：范德华力是固体、液体和气体中分子之间普遍存在的一种相互作用力。
例如：共价化合物(CO2、H2SO4、HF、 H2O、 AlCl3等)
非金属单质(H2、P4、S8、C60等)
稀有气体
金刚石、单质硅和SiO2中只有共价键，不存在分子！
2.实质：是分子之间的一种静电作用。
3.范德华力的特征
分　子 HCl HBr HI
范德华力(kJ·mol-1) 21.14 23.11 26.00
共价键键能(kJ·mol-1) 431.8 366 298.7
(1)范德华力很弱，约比化学键键能小 1~2 个数量级。
与共价键相比，范德华力是否有饱和性和方向性？
(2)范德华力无饱和性、无方向性。
只要分子周围空间允许，分子总是尽可能多的吸引其他分子。
4.影响范德华力的因素
分子 Ar CO HI HBr HCl
相对分子质量 40 28 128 81 36.5
范德华力(kJ/mol) 8.50 8.75 26.00 23.11 21.14
(1)为什么范德华力：HI＞HBr＞HCl
组成结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大
(2)为什么范德华力：CO＞Ar
相对分子质量相当的分子，分子极性越大，范德华力越大。
某些分子间的范德华力
对比分析，思考：
卤素单质的熔点和沸点如表所示
单质 熔点/℃ 沸点/℃
F2 －219.6 －188.1
Cl2 －101 －34.6
Br2 －7.2 58.78
I2 113.5 184.4
怎样解释卤素单质从F2～I2的熔、沸点越来越高？
Cl2
Br2
I2
气态
液态
固态
常温下
F2—I2的相对分子质量依次增大
范德华力依次增大
熔、沸点依次升高
分子 Ar CO HI HBr HCl
相对分子质量 40 28 128 81 36.5
范德华力(kJ/mol) 8.50 8.75 26.00 23.11 21.14
某些分子间的范德华力
4.影响范德华力的因素
(3)由此推理熔、沸点高低顺序：
HCl、HBr、HI：______________；Ar、CO：________。
HI>HBr>HCl
CO>Ar
(4)比较HCl、HBr、HI的稳定性顺序：____________，由分子构成的物质的稳定性与范德华力是否相关：___________________________________________
_______。
HCl>HBr>HI
分子的稳定性与分子内的化学键有关，与范德华
力无关
范德华力对物质性质的影响
范德华力影响的主要是物质的熔、沸点等物理性质，与物质的稳定性无关。
(1)组成和结构相似的物质，相对分子质量越大 ，范德华力越大，物质的熔、沸点越高。
(2)相对分子质量相近的物质，分子极性越大，范德华力越大，物质的熔、沸点越高。
(3)互为同分异构体的有机物，支链越多，范德华力越小，物质的熔、沸点越低。如，沸点：新戊烷<异戊烷<正戊烷。
【练】填写下列空格：
(1)N2的沸点比CO的沸点___(填“高”或“低”)，其原因是________________
________________________________________________________________。
(2)BCl3的沸点比BF3的___(填“高”或“低”)，其原因是_________________
________________________________________。
低
N2为非极性分子，
CO为极性分子，且二者相对分子质量相近，极性分子间的范德华力较强
高
BCl3与BF3的结构
相似，BCl3的相对分子质量大，范德华力强
(3)下列变化或事实与范德华力无关的是___(填字母)。
A.CO2气体加压或降温时变成干冰
B.CS2的沸点高于N2
C.食盐熔化
C
NaCl是离子化合物，熔化时破坏离子键，与范德华力无关
思考：预测第IVA族元素的简单氢化物的沸点相对大小
与预测结果相符
一般规律：同一主族非金属氢化物，从上到下，相对分子质量逐渐增大，熔沸点逐渐升高。
思考：HF、H2O、NH3的沸点为什么反常？
说明在HF、H2O、NH3分子间还存在除范德华力之外的其他分子间作用力。
氢键
在水分子的O-H中，共用电子对强烈的偏向O，使得H几乎成为“裸露”的质子，其显正电性，它能与另一个水分子中相对显负电性的O的孤电子对产生静电作用，大大加强了水分子间的作用力，使水的熔沸点较高。这种静电作用就是氢键。
H—O键极性很强
无内层电子，几乎成为“裸露”的质子
电负性大
氢键
O
H
H
O
H
H
δ＋
δ＋
δ－
δ－
…
孤电子对
二、氢键
由已经与电负性很大的原子(如N、F、O)形成共价键的氢原子与另一分子中电负性很大的原子之间的作用力。
H
F
H
F
通常用“X—H…Y—”表示
H
F
H
F
1.概念
2.表示
3.形成条件：
含有N—H键、O—H键、F—H键中的一种或多种。
一种静电作用
共价键
氢键
不属于化学键！
二、氢键
4.氢键的特点：
方向性：X－H···Y尽可能在同一条直线上
饱和性：一个X－H只能和一个Y原子结合
1个水分子（冰）中的氢键数为4×＝2
1个HF中的氢键数为2×＝1
H
N
H
H
H
N
H
H
H
N
H
H
1个NH3中的氢键数为2×＝1
共价键键能(kJ·mol-1) 范德华力(kJ·mol-1) 氢键(kJ·mol-1)
冰 462.8 23.11 26.00
5.氢键的强弱
氢键比化学键的键能小1～2个数量级，但比范德华力强。
强度：化学键 > 氢键 > 范德华力
5.氢键的强弱
则氢键强弱：F—H···F > O—H···O > N—H···N
X—H···Y的强弱，与X和Y的电负性有关。
电负性越大，氢键越强。
6.氢键的类型
生物大分子中的氢键
6.氢键的类型
邻羟基苯甲醛
对羟基苯甲醛
分子间氢键
分子内氢键
熔点：-7 ℃
熔点：115 ℃
7.氢键的对物质性质的影响
a.氢键对物质熔、沸点的影响
分子内氢键
分子间氢键
邻羟基苯甲醛（熔点-7 ℃）
对羟基苯甲醛（熔点115 ℃）
特点：
一旦分子内氢键形成，分子间氢键就无法形成了。反而降低了分子的沸点。
分子间氢键使物质熔、沸点升高。
分子内氢键使物质熔、沸点降低。
破坏范德华力
破坏范德华力、氢键
b.氢键对溶解度的影响
物质 在水中的溶解性
CH3CH3 难溶
CH3CH2OH 互溶
CH3CHO 互溶
CH3COOH 互溶
与水分子间能形成氢键，能增大溶解度
冰的密度为什么比液态水的密度小？
　在冰中水分子间以氢键互相联结，形成相当疏松的晶体，从而在结构中有许多空隙，造成体积膨胀，密度减小。如图所示。
氢键对物质性质的影响
熔、沸点：
溶解度：
密度：
分子间氢键使物质熔、沸点升高。
分子内氢键使物质熔、沸点降低。
与水分子间能形成氢键，能增大溶解度
使冰的密度小于水的密度
【练1】 下列现象与氢键有关的是( ) 。
B
的熔、沸点比第 族其他元素氢化物的高 ②水分子高温下也很稳定 ③接近水
的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比用化学式 计算出来的相对分子质量大一些
④邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低
A.①②③④ B.①③④ C.①②③ D.①②④
【练2】 在水中，水分子可彼此通过氢键形成 的小集团。
在一定温度下， 的 ，每个水分子被4个水分子包围
着形成四面体（如图所示）。
当 的 时，下列说法中正确的是( ) 。
B
A. 是一种新的水分子 B. 仍保留着水的化学性质
C.1 个 中有4个氢键 D. 中有 氢键
【练3】 试用有关知识解释下列现象：
（1）乙醚 的相对分子质量大于乙醇，但乙醇的沸点却比乙醚高很多，
原因：_____________________________________________________________________
_______。
乙醇分子之间形成的氢键作用远大于乙醚分子间的范德华力，故沸点比乙醚高很多。
（2）乙酸易溶于水，除了它是极性分子外，还因为______________________________
___________。
乙酸与水分子间可形成氢键，增大溶解性。
（3）从氨合成塔里出来的 、 、 的混合物中分离出 ，常采用加压使
液化的方法：___________________________________________________________
_________________________________________。
分子间可以形成氢键，而 、 分子间的范德华力很小，故 可采用加压液化的方法从混合物中分离。
（4）有机物A（ ）的结构可以表示为 （虚线表示氢键），而有机物
B（ ）只能形成分子间氢键。工业上用水蒸气蒸馏法将A和B进行分离，首先被蒸
出的成分是___，原因是______________________________________________________
____________。
A
因为A易形成分子内氢键，B易形成分子间氢键，所以B的沸点比A的高。

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