专题3分子间作用力分子晶体.ppt

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1、专题专题3 3分子间作用力分子分子间作用力分子晶体晶体。分子间存在作用力的事实：分子间存在作用力的事实：由分子构成由分子构成的物质，在的物质，在一定条件下一定条件下能发生三态能发生三态变化，说明变化，说明分子间存在分子间存在作用力。作用力。分子间存在一种把分子聚集在一起的分子间存在一种把分子聚集在一起的作用力作用力分子间作用力分子间作用力常见的两种常见的两种分子间作用力分子间作用力分子间作用力分子间作用力范德华力范德华力氢键氢键范德华范德华(J.D.vanderWaals,18371923)，荷兰物理学家。他首，荷兰物理学家。他首先研究了分子间作用力，先研究了分子间作用力，1910年获诺贝尔物

2、理学奖，因确立真年获诺贝尔物理学奖，因确立真空气体状态方程和分子间范德华力而闻名于世。空气体状态方程和分子间范德华力而闻名于世。(1)(1)范德华力很弱，范德华力很弱，(2)(2)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分子分子HClHBrHI范范 德德 华华 力力(kJ/mol)21.1423.1126.00共价键键能共价键键能(kJ/mol)4323662981.1.范德华力范德华力是一种普遍存在于固体、液体和气体中分是一种普遍存在于固体、液体和气体中分子间的作用力。子间的作用力。（1 1）什么是范德华力）什么是范德华力范德华力与共价键的区别范德华力与共价键的区别 卤素

3、单质的相对分子质量和熔、沸点的数据见表卤素单质的相对分子质量和熔、沸点的数据见表3-93-9。请。请你根据表中的数据与同学交流讨论以下问题：你根据表中的数据与同学交流讨论以下问题：（1 1）卤素单质的熔、沸点又怎样的变化规律？）卤素单质的熔、沸点又怎样的变化规律？（2 2）导致卤素熔、沸点规律变化的原因是什么？它与卤素单质相）导致卤素熔、沸点规律变化的原因是什么？它与卤素单质相对分子质量的变化规律又怎样的关系对分子质量的变化规律又怎样的关系？单质单质相对分子质量相对分子质量熔点熔点/沸点沸点/F238-219.6-188.1Cl271-101.0-34.6Br2160-7.258.8I2254

4、113.5184.4表表3-93-9卤素单质的相对分子质量和熔卤素单质的相对分子质量和熔、沸点沸点结论：结论：对于对于组成和结构组成和结构相似的相似的分子分子，其熔、沸点，其熔、沸点一般随着相对分子一般随着相对分子质量的增大而升高质量的增大而升高（1）组组成成和和结结构构相相似似的的分分子子，一一般般相相对对分分子子质质量量越越大大，范范德德华华力力越越大大。克克服服分分子子间间作作用用力力使使物物质质熔熔化化和和气气化化就就需需要要更更多多的的能能量量，熔、沸点越高。熔、沸点越高。（2）分分子子的的大大小小、分分子子的的空空间间构构型型和和分分子子的的电电荷荷分分布布是是否否均均匀匀等等，都

5、都会会对对范范德德华华力力产产生影响。生影响。2.影响范德华力大小的因素影响范德华力大小的因素范德华力对物质性质的影响范德华力对物质性质的影响结论：结论：（1）影响物质的类型：由分子构成的物质）影响物质的类型：由分子构成的物质（2）影响由分子组成物质的一些物理性质：）影响由分子组成物质的一些物理性质：如熔点、沸点、溶解度等。如熔点、沸点、溶解度等。例：氧气在水中的溶解度比氮气大，原例：氧气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因是氧分子与水分子之间的范德华力大问题：问题：范德华力对什么样的物质的什么性质产生影响？范德华力对什么样的物质的什么性质产生影响？作用微粒作用微粒作

6、用力强弱作用力强弱意意 义义化学键化学键范德华力范德华力相邻原子相邻原子之间之间作用力强烈作用力强烈影响物质的影响物质的化学性质和化学性质和物理性质物理性质分子之间分子之间作用力微弱作用力微弱影响物质的物影响物质的物理性质（熔、理性质（熔、沸点及溶解度沸点及溶解度等）等）化学键与范德华力的比较化学键与范德华力的比较 对于组成和结构相似的分子（如卤素单质），其范德华力一般随相对分子质量的增大而增大。1.下列物质中，其沸点可能低于下列物质中，其沸点可能低于SiCl4的是的是()A.GeCl4B.SiBr4C.CCl4D.NaClC练练习习2.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

7、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.分子间作用力越弱，则由分子组成的物质分子间作用力越弱，则由分子组成的物质熔点越低熔点越低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BC3.将干冰气化，破坏了将干冰气化，破坏了CO2分子晶体的分子晶体的.将将CO2气体溶于水，破坏了气体溶于水，破坏了CO2分子的分子的.分子间作用力分子间作用力共价键共价键练练习习4.4.请预测的熔沸点高低请预测的熔沸点高低（1 1）HFHF、HClHCl、HBrHBr、HIHI（2 2）H H2 2O O、H H2 2S S、H H2

8、 2SeSe、H H2 2TeTe事实是否是这样的吗？事实是否是这样的吗？提问：CH4、SiH4、GeH4、SnH4的沸点如何变化？NH3、PH3、AsH3、SbH3的沸点如何变化？H2OH2SH2SeH2TeHFHClHBrHINH3PH3AsH3SbH3CH4SiH4GeH4SnH4一一些些氢氢化化物物的的沸沸点点结论：结论：H2O、NH3、HF比同主族氢化物的沸点高？比同主族氢化物的沸点高？猜想：猜想：H2O、NH3、HF除了范德华力之外，是否除了范德华力之外，是否还存在一种作用力？还存在一种作用力？在在H2O分子中，由于分子中，由于O原子吸引电子的能力很强，原子吸引电子的能力很强，HO

9、键的极性很强，共用电子对强烈地偏向键的极性很强，共用电子对强烈地偏向O原子，原子，亦即亦即H原子的电子云被原子的电子云被O原子吸引，使原子吸引，使H原子几乎成原子几乎成为为“裸露裸露”的质子。这个半径很小、带部分正电荷的质子。这个半径很小、带部分正电荷的的H核，就能与另一个核，就能与另一个H2O分子中带部分负电荷的分子中带部分负电荷的O原子的孤电子对接近并产生相互作用。这种静电相原子的孤电子对接近并产生相互作用。这种静电相互作用就是氢键。互作用就是氢键。水分子间形成的氢键水分子间形成的氢键H2O中中氢键的形成过程氢键的形成过程在水分子中的在水分子中的O OH H中，共用电子对强中，共用电子对强

10、烈的偏向氧原子，使得氢原子几乎成烈的偏向氧原子，使得氢原子几乎成为为 “裸露裸露”的质子，其显正电性，的质子，其显正电性，它能与另一个水分子中氧原子的孤电它能与另一个水分子中氧原子的孤电子对产生静电作用，从而形成氢键。子对产生静电作用，从而形成氢键。氢键成因探究氢键成因探究思考讨论：思考讨论：从从H2O、NH3、HF的成键情况和中心原子的成键情况和中心原子价层电子等讨论形成氢键的条件价层电子等讨论形成氢键的条件（1 1）氢键的形成条件）氢键的形成条件X、Y为为电负性大电负性大，而原子，而原子半径较小半径较小的的且有孤且有孤对电子对电子非金属原子，可相同也可不同，如非金属原子，可相同也可不同，如

11、F、O、N等。等。（2）氢键的表示方法：）氢键的表示方法：XHY氢键氢键（6 6）氢键对物质性质的影响氢键对物质性质的影响氢键对物质性质的影响氢键对物质性质的影响对熔点和沸点的影响对熔点和沸点的影响分子间形成氢键会导致物质的熔沸点分子间形成氢键会导致物质的熔沸点升高升高分子内形成氢键则会导致物质的熔沸点分子内形成氢键则会导致物质的熔沸点降低降低 对溶解度的影响对溶解度的影响 溶质分子与溶剂分子之间形成氢键使溶溶质分子与溶剂分子之间形成氢键使溶 解度增大。解度增大。从氢键的角度分析造成醋酸、硝酸二种相从氢键的角度分析造成醋酸、硝酸二种相对分子质量相近的分子熔沸点相差较大的对分子质量相近的分子熔沸

12、点相差较大的可能原因。可能原因。为什么冰的密度比液态水小为什么冰的密度比液态水小?解释水结冰时体积膨胀、密度减小的原因。解释水结冰时体积膨胀、密度减小的原因。氢键在生命体分子中的作用？氢键在生命体分子中的作用？教科书教科书 P56水分子三态与氢键的关系水分子三态与氢键的关系水分子间形成的氢键水分子间形成的氢键在在固固态态水水（冰冰）中中，水水分分子子大大范范围围地地以以氢氢键键互互相相联联结结，形形成成相相当当疏疏松松的的晶晶体体，从从而而在在结结构构中中有有许许多多空空隙隙，造造成成体体积积膨膨胀胀，密密度度减减小小，因因此此冰冰能能浮浮在水面上。在水面上。图图3-353-35是干冰是干冰(

13、CO(CO2 2)分子晶体分子晶体模型模型。通过学习有关分子间作用通过学习有关分子间作用力的知识，你知道下列问题的答力的知识，你知道下列问题的答案吗？案吗？1.1.构成分子晶体的微粒是什么？构成分子晶体的微粒是什么？分子晶体中微粒间的作用力是分子晶体中微粒间的作用力是 什么？什么？2.2.分子晶体有哪些共同的物理性分子晶体有哪些共同的物理性 质？为什么它们具有这些共同质？为什么它们具有这些共同 的物理性质？的物理性质？分子晶体分子晶体（1）分子间以分子间作用力相结合的晶体分子间以分子间作用力相结合的晶体叫叫分子晶体分子晶体。（2）构成分子晶体的粒子是：）构成分子晶体的粒子是：（3）微粒间的相互

14、作用是：）微粒间的相互作用是：由于分子晶体的构成微粒是分子，所以分子由于分子晶体的构成微粒是分子，所以分子晶体的化学式几乎都是分子式。晶体的化学式几乎都是分子式。1.1.分子晶体的概念及其结构特点：分子晶体的概念及其结构特点：分子分子范德华力范德华力 不对，分子间氢键也是一种分子间不对，分子间氢键也是一种分子间作用力，如冰中就同时存着范德华力和作用力，如冰中就同时存着范德华力和氢键。氢键。思考：思考：是不是在分子晶体中分子间只存在范德华力？是不是在分子晶体中分子间只存在范德华力？是不是在分子晶体中分子间只存在范德华力？是不是在分子晶体中分子间只存在范德华力？由于分子间作用力很弱由于分子间作用力

15、很弱，所以分子晶体所以分子晶体一般具有：一般具有：较低的熔点和沸点；较低的熔点和沸点；较小的硬度；较小的硬度；固体及熔融状态不导电。有的溶于水能固体及熔融状态不导电。有的溶于水能 导电。导电。2.2.分子晶体的物理特性分子晶体的物理特性(1)所有所有非金属氢化物：非金属氢化物：H2O、H2S、NH3、CH4、HX(2)大多数非金属单质大多数非金属单质:X2、N2、O2、H2、S8、P4、C60(3)大多数非金属氧化物大多数非金属氧化物:CO2、SO2、N2O4、P4O6、P4O10(4)几乎所有的几乎所有的酸：酸：H2SO4 、HNO3 、H3PO4(5)大多数有机物：大多数有机物：乙醇，冰醋

16、酸，蔗糖乙醇，冰醋酸，蔗糖3.3.典型的分子晶体典型的分子晶体COCO2 2和和和和SiOSiO2 2的一些物理性的一些物理性的一些物理性的一些物理性质如下表所示。请你从两种晶质如下表所示。请你从两种晶质如下表所示。请你从两种晶质如下表所示。请你从两种晶体的构成微粒及微粒间作用力体的构成微粒及微粒间作用力体的构成微粒及微粒间作用力体的构成微粒及微粒间作用力的角度，分析导致干冰和二氧的角度，分析导致干冰和二氧的角度，分析导致干冰和二氧的角度，分析导致干冰和二氧化硅晶体性质差异的原因。化硅晶体性质差异的原因。化硅晶体性质差异的原因。化硅晶体性质差异的原因。5.5.干冰的晶体结构干冰的晶体结构（1）

17、二氧化碳分子的位置：在二氧化碳分子的位置：在晶体中截取一个最小的正方体，晶体中截取一个最小的正方体，正方体的八个顶点都落到正方体的八个顶点都落到COCO2 2分分子的中心，在这个正方体的子的中心，在这个正方体的每每个个面心上还有一个面心上还有一个COCO2 2分子。分子。81/8+61/2=41212个个（2 2）每个晶胞含二氧化碳）每个晶胞含二氧化碳分子的个数分子的个数（3 3）与每个二氧化碳分子等距离）与每个二氧化碳分子等距离且最近的二氧化碳分子有且最近的二氧化碳分子有 由此可见，与由此可见，与由此可见，与由此可见，与COCOCOCO2 2 2 2分子距离最近的分子距离最近的分子距离最近的

18、分子距离最近的COCOCOCO2 2 2 2分子共有分子共有分子共有分子共有12121212个个个个。小 结：1.晶体类型的判断：晶体类型的判断：一是看构成晶体微粒的种类，二是看微一是看构成晶体微粒的种类，二是看微 粒之间的作用力粒之间的作用力2.由晶体性质可推断晶体类型，由晶体类由晶体性质可推断晶体类型，由晶体类型也可推断晶体的性质。型也可推断晶体的性质。几种类型晶体的结构和性质比较几种类型晶体的结构和性质比较 晶体类型晶体类型金属晶体金属晶体离子晶体离子晶体原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体结结构构 构成微粒构成微粒微粒间作用力微粒间作用力性性质质 熔、沸点熔、沸点硬硬 度度导电性导电性举举

19、 例例金属阳离子金属阳离子和自由电子和自由电子阴、阳阴、阳离子离子原子原子分子分子金属键金属键离子键离子键共价键共价键分子间分子间作用力作用力较高较高很高很高少数很高少数很高或很低或很低较低较低多数较大多数较大少数较小少数较小较大较大很大很大较小较小良导体良导体不导电不导电Cu、AlNaCl、CsCl金刚石、金刚石、SiO2干冰、干冰、冰冰熔化或溶熔化或溶于水导电于水导电固体及熔融状固体及熔融状态不导电态不导电,有有的溶于水能导的溶于水能导电电。混合晶体混合晶体石墨的晶体结构模型石墨的晶体结构模型石墨晶体的结构特点和性质石墨晶体的结构特点和性质分层的平面网状结构，层内分层的平面网状结构，层内C

20、原子以原子以与周与周围的围的个个C原子结合，层间为原子结合，层间为；层内最小环有层内最小环有个个C原子组成；原子组成；每个每个C原子被原子被个最小环所共用；个最小环所共用；每个最小环含有每个最小环含有个个C原子，原子，个碳碳键；个碳碳键；C原子与碳碳键个数比为原子与碳碳键个数比为。共价键共价键3分子间作用力分子间作用力632323（2）石墨晶体的导电性和润滑性）石墨晶体的导电性和润滑性（1）石墨晶体的结构特点）石墨晶体的结构特点晶体熔沸点高低的判断晶体熔沸点高低的判断1.不同晶体类型的物质：不同晶体类型的物质：原子晶体原子晶体离子晶体离子晶体分子晶体分子晶体2.同种晶体类型的物质：同种晶体类型

21、的物质：离子晶体离子晶体晶体内微粒间作用力越大，熔沸点越高晶体内微粒间作用力越大，熔沸点越高原子晶体原子晶体离子所带电荷越多、离子半径越小，晶格能越大，离子所带电荷越多、离子半径越小，晶格能越大，离子键越强，晶体熔沸点越高、硬度越大。离子键越强，晶体熔沸点越高、硬度越大。原子半径越小、键长越短、键能越大，共价键越强，原子半径越小、键长越短、键能越大，共价键越强，晶体熔沸点越高、硬度越大。晶体熔沸点越高、硬度越大。分子晶体分子晶体l组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分越大，分子间作用力越大，熔沸点越高；子间作用力越大，熔沸点越高；l具有分子间氢键的

22、分子晶体，分子间作用力具有分子间氢键的分子晶体，分子间作用力显著增大，熔沸点升高。显著增大，熔沸点升高。l相对分子质量相近的分子晶体，分子极性越相对分子质量相近的分子晶体，分子极性越大，分子间作用力越大，熔沸点越高；大，分子间作用力越大，熔沸点越高；金属晶体金属晶体金属原子半径越小、单位体积内自由电子数目越金属原子半径越小、单位体积内自由电子数目越多，金属键越强，晶体熔沸点越高、硬度越大多，金属键越强，晶体熔沸点越高、硬度越大。1.下列物质中，固态时一定是分子晶体的下列物质中，固态时一定是分子晶体的是是 A.酸性氧化物酸性氧化物 B.非金属单质非金属单质 C.碱性氧化物碱性氧化物 D.含氧酸含

23、氧酸D2.下列哪种情况下，一对物质中有且只有同下列哪种情况下，一对物质中有且只有同一种作用力被克服一种作用力被克服A.使使H2和和HF气化气化B.熔融熔融C和和CaC.溶解溶解LiCl和和IClD.熔融熔融CCl4和和I2D练练习习3.下列说法中正确的是下列说法中正确的是A.离子化合物中可能含有共价键离子化合物中可能含有共价键B.分子晶体中分子内不会有离子键分子晶体中分子内不会有离子键C.分子晶体中分子内一定有共价键分子晶体中分子内一定有共价键D.原子晶体中一定有非极性共价键原子晶体中一定有非极性共价键AB练练习习4.已知某些晶体的熔点：已知某些晶体的熔点：NaCl 801 AlCl3 190 BCl3 107 Al2O3 2045 SiO2 1723 CO2 56.6。其中属于分子晶体的是其中属于分子晶体的是 A.B.C.D.B练练习习结束！结束！