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(共26张PPT)
2.4.1 分子间的相互作用力
学习目标定位
1、了解分子间作用力的广泛存在及对物质性质的影响。
2、了解氢键的形成条件、类型和特点。
3、列举含有氢键的物质，知道氢键对物质性质的影响。
一、范德华力与物质性质
水分解时分子内的化学键发生了改变，而水的三态转化只涉及分子间的相互作用的改变。事实证明，分子之间存在着多种相互作用，人们将这些作用统称为分子间作用力。分子间作用力比化学键弱得多，其中最常见的一种就是范德华力。
1. 概念：
范德华力是分子之间普遍存在的一种相互作用力，它使许多物质能以一定的聚集态（固态和液态）存在。
降低气体温度时，气体分子的平均动能逐渐减小；随着温度降低，当分子靠自身的动能不足以克服范德华力时，分子就会聚集在一起形成液体甚至固体。
一、范德华力与物质性质
2. 实质：电性作用
3. 大小：范德华力的作用能通常比化学键的键能小得多，化学键的键能一般为100～600 kJ·mol－1，而范德华力的作用能一般只有2～20 kJ·mol－1。
例如：NaCl 中将Na+、Cl－ 维系在固体中的作用是很强的离子键，约在 801℃ 时才能熔融；而 HCl 之间的作用力是很弱的范德华力，相应地，HCl 的熔点低至－112℃，沸点也只有－85℃。
4. 特征：范德华力没有方向性和饱和性，只要分子周围空间允许，当气体分子凝聚时，它总是尽可能多的吸引其他分子。范德华力作用范围通常为0.3~0.5 nm。
一、范德华力与物质性质
5. 分类（P73 拓展视野）：
(1)取向力：极性分子相互靠近时，一个分子的正电荷端与另一个分子的负电荷端相互吸引，这种静电吸引力称为取向力。极性越大，取向力越大。
(2)诱导力：一个分子受到极性分子的诱导作用，导致正负电荷重心不重合（非极性）或距离加大（极性），进而使两种分子之间产生吸引力或吸引力增强，这种吸引力叫做诱导力。
(3)色散力：非极性分子正负电荷重心也会发生一瞬间不重合，分子相互靠近时产生的静电吸引力叫做色散力。分子越大，分子内电子越多，色散力越大。
一、范德华力与物质性质
6. 影响因素：主要包括相对分子质量的大小、分子的空间构型以及分子中电荷分布是否均匀等。
7. 对物质性质的影响：
（范德华力作用微弱，只影响物理性质；化学键作用强烈，主要影响化学性质）
(1)对物质熔、沸点的影响
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、沸点就越高。例如熔、沸点：F2 < Cl2 < Br2 < I2。
一、范德华力与物质性质
7. 对物质性质的影响：
(1)对物质熔、沸点的影响
②组成相似且相对分子质量相近的物质，分子电荷分布越不均匀，范德华力越大，其熔、沸点就越高，如熔、沸点：CO > N2。
③在同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔、沸点就越低，如沸点：正戊烷 > 异戊烷 > 新戊烷。（空间结构松散，分子间作用力弱）
(2)对物质溶解性的影响
溶质分子与溶剂分子之间的范德华力越大，溶解度越大。
判断正误
(1)范德华力的实质是电性作用，有一定的方向性和饱和性(　　)
(2)分子间作用力就是化学键的一种(　　)
(3)范德华力存在于任何物质中(　　)
(4)范德华力比化学键弱得多(　　)
(5)范德华力能够影响物质的化学性质和物理性质(　　)
(6)HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱，是因为分子间作用力依次减弱(　　)
(7)水分解以及水的三态变化，水分子中的化学键都被破坏(　　)
×
×
×
√
×
×
×
跟踪强化
1、下列有关范德华力的叙述正确的是(　　)
A．范德华力的实质是一种电性作用，所以范德华力是一种较弱的化学键
B．范德华力与化学键的区别是作用力的强弱不同
C．稀有气体固态时原子间不存在范德华力
D．范德华力非常微弱，故破坏范德华力不需要消耗能量
B
跟踪强化
2、下列叙述与范德华力无关的是(　　)
A．气体物质加压或降温时能凝结或凝固
B．通常状况下氯化氢为气体
C．氟、氯、溴、碘单质的熔、沸点依次升高
D．氯化钠的熔点较高
D
苏教版、沪教版
二、氢键与物质性质
水的熔点和沸点的反常现象以及水分子与冰晶体的性质使人推想，水分子之间除了范德华力以外还存在其他作用力，正是这种力，使得水分子之间的相互吸引作用变得更强，造成水的熔点和沸点的反常升高。
人们计算出水分子之间的范德华力，发现它大约只占冰中水分子作用力测定值的1/6。为了解释这些事实，科学家提出了氢键的概念。
二、氢键与物质性质
1. 概念：带部分正电荷的氢原子和另一个分子中电负性很强的原子充分接近时，产生静电作用和一定程度的轨道重叠作用，这种作用叫氢键。
2. 表示方法：通常用 X—H···Y 表示氢键，式中 X 和 Y 代表原子，“—”代表共价键，“···”代表氢键。
人教版
二、氢键与物质性质
3. 大小：在 X—H…Y中，H 和 Y 原子核间的距离比范德华半径之和小，但比共价键键长（共价半径之和）大得多。所以牢固程度共价键 > 氢键 > 范德华力。
氢键的作用能是指 X—H…Y 分解为 X—H 和 Y 所需要的能量。
4. 氢键的形成条件：
(1)要有一个与电负性很大的元素 X 形成强极性键的 H，如 H2O 中的 H 。
(2)要有一个电负性很大，含有孤对电子并带有部分负电荷的原子Y，如H2O中的O。
(3)X 和 Y 的原子半径要小，这样空间位阻较小。
综上所述：元素周期表右上角的元素更容易形成氢键，如 N、O、F 等。
二、氢键与物质性质
5. 氢键的类型
氢键既可以存在于分子之间，也可以存在于分子内部的原子团之间。不同类型的氢键对物质性质的影响不同。
(1)分子内氢键，如： (邻羟基苯甲醛)。
(2)分子间氢键，如： (对羟基苯甲醛)。
二、氢键与物质性质
6. 氢键的特征
(1)方向性：X—H…Y 中的三原子总是尽可能沿直线分布，这样可使 X 与 Y 原子电子云之间的排斥力最小，形成的氢键最强，体系更稳定。
(2)饱和性：每个 X—H 只能与一个 Y 形成氢键，原因是氢原子的半径小，再有一个 Y 原子接近时，会受到 X、Y 原子电子云的排斥。
只要具备形成氢键的条件，物质将倾向于尽可能多地形成氢键，以最大限度地降低体系的能量。氢键形成和破坏所对应的能量变化比较小，物质内部分子不断运动变化的情况下氢键仍能不断地断裂和形成。（P75DNA）
二、氢键与物质性质
7. 氢键对物质物理性质的影响
(1)对物质熔、沸点的影响：①分子间存在氢键的物质，
物质的熔、沸点明显高，如 NH3 > PH3、H2O > H2S；
②同分异构体分子间形成氢键的物质比分子内形成氢
键的物质熔、沸点高，如邻羟基苯甲醛 < 对羟基苯甲醛。
(2)对物质溶解度的影响：溶剂和溶质之间形成氢键使溶质的溶解度增大，如NH3、甲醇、甲酸等易溶于水。
(3)分子间氢键的液体一般黏度较大，如甘油、浓硫酸
二、氢键与物质性质
7. 氢键对物质物理性质的影响
(4)对物质密度的影响：氢键的存在会使某些物质的密度反常，如水的密度比冰的密度大。
(5)氢键对物质电离性质的影响：
如 邻苯二甲酸 的电离平衡常数 Ka1 比 对苯二甲酸 的电离平衡常数 Ka1 小很多。
二、氢键与物质性质
8. 水独特的物理性质（P77 追根寻源）
冰中的水分子之间最大限度地形成氢键。
(1)水的沸点比硫化氢高。（水中有氢键）
(2)冰的密度比水的密度小。
每个水分子的两对孤对电子和两个氢原子沿着四个 sp3 杂化轨道的方向分别与相邻水分子形成氢键，因此每个水分子只能与周围四个水分子接触。水分子之间形成的孔穴造成冰晶体的微观空间存在空隙，反映在宏观性质上就是冰的密度比水小。
二、氢键与物质性质
8. 水独特的物理性质（P77 追根寻源）
(3)4℃时水的密度最大。
①升高温度，水分子间氢键减少，水的体积变小，密度变大。
②升高温度，水分子的热运动加快，水的体积变大，密度变小。
随着温度升高，①的作用由强变弱，②的作用由弱变强，在4℃的时候达到平衡。
0~4℃密度逐渐增大，4℃时密度达到最大，4℃后密度变小。
(4)羊毛织品水洗后会变形。（氨基与羧基与水形成氢键，改变蛋白质结构）
苏教版
沪教版
判断正误
(1)氢键只存在于分子之间(　　)
(2)液态水分子间的作用力只有氢键(　　)
(3)氢键只有方向性没有饱和性(　　)
(4)水分子间在任何情况下都存在氢键(　　)
(5)氢键的作用能比范德华力大，氢键就是化学键(　　)
(6)HF的稳定性很强，是因为其分子间能形成氢键(　　)
(7)甲醛分子间一定能形成氢键(　　)
×
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跟踪强化
3、下列物质中不存在氢键的是(　　)
A．冰醋酸中醋酸分子之间
B．液态氟化氢中氟化氢分子之间
C．NH3·H2O 中的 NH3 与 H2O 分子之间
D．可燃冰 (CH4·8H2O) 中甲烷分子与水分子之间
D
跟踪强化
4、下列现象不能用氢键知识解释的是(　　)
A．葡萄糖易溶于水 B．在4 ℃时水的密度最大
C．硫酸是一种强酸 D．水通常情况下为液态
C

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