分子间作用力与物质性质-教学ppt课件.ppt
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1、自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究第四节第四节 分子间作用力与物质性质分子间作用力与物质性质自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究知道分子知道分子间间作用力的广泛存在及其作用力的广泛存在及其对对物物质质性性质质(如熔点、如熔点、沸点沸点)的影响的影响理解理解氢键氢键的形成条件、的形成条件、类类型、特点以及型、特点以及对对物物质质性性质质的影响的影响了解分子了解分子间间作用力,特作用力,特别别是是氢键对氢键对于水的特殊性于水的特殊性质质的影响的影响作用,作用,氢键氢键存在存在对对自然界和生命科学的重大意自然界和生命科学的重大意义义。123将气体液化或将液体将气体液化或将液
2、体变变成气体或固体成气体或固体时时均需要能量,均需要能量,这说这说明,明,组组成气体或液体或固体的分子之成气体或液体或固体的分子之间间存在着一种存在着一种_。作用力作用力自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究分子分子间间作用力作用力(1)定定义义:分子之:分子之间间存在的多种存在的多种_统统称分子称分子间间作用力。作用力。(2)分分类类:分子:分子间间作用力是一作用力是一类类弱相互作用力,其中最常弱相互作用力,其中最常见见的的是是_和和_。范德范德华华力力(1)概念概念范德范德华华力是力是_之之间间普遍存在的相互作用力,它使得普遍存在的相互作用力,它使得许许多物多物质质能以一定的凝聚
3、能以一定的凝聚态态(固固态态和液和液态态)存在。存在。笃学笃学一一范德华力与物质性质范德华力与物质性质1.2相互作用相互作用范德范德华华力力氢键氢键分子分子自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究(2)实质实质:范德:范德华华力力实质实质也是一种也是一种_。(3)强强弱弱范德范德华华力力约约比化学比化学键键能小能小12个数量个数量级级。分子的极性越大,范德分子的极性越大,范德华华力越力越_。结结构和构和组组成相似的物成相似的物质质,相,相对对分子分子质质量越大,范德量越大,范德华华力力越越_。(4)特征:范德特征:范德华华力没有力没有_。只要分子周。只要分子周围围空空间间允允许许,总总
4、是尽可能多地吸引其他分子。是尽可能多地吸引其他分子。(5)对对物物质质性性质质的影响的影响对对物物质质熔、沸点的影响熔、沸点的影响静静电电作用作用大大大大方向性和方向性和饱饱和性和性自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究一般来一般来说说,组组成和成和结结构相似的物构相似的物质质,相,相对对分子分子质质量越大,量越大,分子分子间间作用力越大,物作用力越大,物质质的熔、沸点通常越高。如熔、沸的熔、沸点通常越高。如熔、沸点:点:I2Br2Cl2F2,RnXeKrArNeHe对对物物质质溶解性的影响溶解性的影响如:在如:在273 K、101 kPa时时,氧气在水中的溶解量,氧气在水中的溶解量
5、(0.049 cm3L1)比氮气在水中的溶解量比氮气在水中的溶解量(0.024 cm3L1)大,就是因大,就是因为为O2与水分子之与水分子之间间的作用力比的作用力比N2与水分子之与水分子之间间的作用力大的作用力大所所导导致的。致的。影响范德影响范德华华力的因素力的因素主要包括:分子的大小,分子的空主要包括:分子的大小,分子的空间间构型以及分子中构型以及分子中电电荷荷分布是否均匀等。分布是否均匀等。对组对组成和成和结结构相似的分子,其范德构相似的分子,其范德华华力力一般随着相一般随着相对对分子分子质质量的增大而量的增大而_。3增大增大自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究氢键氢键氢键氢
6、键是存在于分子内或是存在于分子内或_的由分子中已的由分子中已经经与与电负电负性性_的元素的原子形成共价的元素的原子形成共价键键的的_原子,与另一分子原子,与另一分子中中电负电负性性_的元素的原子之的元素的原子之间间形成的一种形成的一种_作用力;作用力;它是除范德它是除范德华华力外的另一种力外的另一种_作用力作用力(存在于分子内存在于分子内的的氢键氢键不属于分子不属于分子间间作用力作用力)。氢键氢键不属于化学不属于化学键键,约为约为化学化学键键的十分之几,但比范德的十分之几,但比范德华华力力强强。笃学二笃学二氢键与物质性质氢键与物质性质1.分子分子间间很大很大很大很大电电性性分子分子间间氢氢自主
7、探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究研究研究证证明,明,氢键氢键普遍存在于已普遍存在于已经经与与_等等电负电负性很性很大的原子形成共价大的原子形成共价键键的的氢氢原子与另外的原子与另外的_等等电电负负性很大的原子之性很大的原子之间间。例如,不。例如,不仅仅氟化氟化氢氢分子之分子之间间以及氨以及氨分子之分子之间间存在存在氢键氢键,而且它,而且它们们跟水分子之跟水分子之间间也存在也存在氢键氢键。通常用通常用XHY表示表示氢键氢键,其中,其中XH表示表示氢氢原子和原子和_原子以共价原子以共价键键相相结结合,与合,与Y形成形成氢键氢键。氢键氢键的的键长键长是指是指X和和Y的距离,的距离,氢键氢
8、键的的键键能是指能是指XHY分解分解为为XH和和Y所所需要的能量。需要的能量。2形成条件形成条件N、O、FN、O、F3表示形式表示形式X自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究氢键的类型氢键的类型:氢键氢键可分可分为为分子内分子内氢键氢键和分子和分子间氢键间氢键。氢键对物质性质的影响氢键对物质性质的影响氢键氢键不是化学不是化学键键,它比化学,它比化学键键_,但比分子,但比分子间间作用作用力力_,可以把,可以把氢键氢键看做是比看做是比较较强强的分子的分子间间作用力。作用力。(1)分子分子间间形成的形成的氢键氢键会使物会使物质质的熔点和沸点的熔点和沸点_,这这是是因因为为固体熔化或汽化固体
9、熔化或汽化时时必必须须破坏分子破坏分子间间的的氢键氢键,从而需要,从而需要_能量的能量的缘缘故。故。(2)氢键对氢键对物物质质的溶解度、粘度、硬度等也都有影响。如酒的溶解度、粘度、硬度等也都有影响。如酒精与水完全互溶,主要是由于酒精分子和水分子精与水完全互溶,主要是由于酒精分子和水分子间间形成形成氢氢键键,彼此互相,彼此互相缔缔合,因而加大溶解。甘油的粘度大就是因合,因而加大溶解。甘油的粘度大就是因为为其分子其分子间间有有氢键氢键。水的硬度。水的硬度较较一般分子晶体的大,就一般分子晶体的大,就45弱得多弱得多稍稍强强升高升高消耗消耗较较多多自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究是水中
10、有是水中有氢键结氢键结构,构,氢键对氢键对物物质质的酸性也有影响,例如当的酸性也有影响,例如当苯甲酸苯甲酸羧羧基的基的邻邻位上有两个位上有两个羟羟基基时时酸性最酸性最强强,这这是因是因为为生生成了分子内成了分子内氢键氢键。氢键氢键不不仅仅影响物影响物质质的物理性的物理性质质,还还影响影响物物质质的化学性的化学性质质(再如再如“HF”是弱酸,是弱酸,HCl是是强强酸就是因酸就是因为为HF分子分子间间形成形成氢键氢键的原因的原因)。(3)互互为为同分异构体的物同分异构体的物质质,能形成分子内,能形成分子内氢键氢键的,其熔点的,其熔点与沸点与沸点较较能形成分子能形成分子间氢键间氢键的物的物质质的熔、
11、沸点要低。的熔、沸点要低。自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究 如何比如何比较较化学化学键键和范德和范德华华力?力?提示提示化学化学键键与范德与范德华华力的比力的比较较【慎思慎思1】化学化学键键范德范德华华力力概念概念分子内相分子内相邻邻的原的原子子间间强强烈的相互烈的相互作用叫化学作用叫化学键键把分子聚集在一起的把分子聚集在一起的作用力,叫范德作用力,叫范德华华力力范范围围分子内原子分子内原子间间或或某些晶体内某些晶体内分子分子间间(近距离近距离)强强弱弱较较强强比化学比化学键键弱得多弱得多对对性性质质的影响的影响主要影响物主要影响物质质的的化学性化学性质质主要影响物主要影响物质
12、质的物理的物理性性质质自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究 氢键氢键的特征。的特征。提示提示氢键氢键的的饱饱和性和方向性。和性和方向性。在在“XHY所表示的氢键中,一个所表示的氢键中,一个H原子只能与一个原子只能与一个Y原原子子(O、N、F)结合,这就是氢键的饱和性。结合,这就是氢键的饱和性。Y原子以负电原子以负电荷分布得最多的部分荷分布得最多的部分(一般是孤对电子一般是孤对电子)接近接近H原子,并在原子,并在可能范围内孤对电子轨道的对称轴尽量跟氢键方向一致,可能范围内孤对电子轨道的对称轴尽量跟氢键方向一致,这样成键能力最强,这就是氢键的方向性。例如水分子间这样成键能力最强,这就是
13、氢键的方向性。例如水分子间的氢键,如下图所示,一个水分子的的氢键,如下图所示,一个水分子的OH键与另一个水键与另一个水分子中氧原子的孤对电子所在轨道的轴在一条直线上,每分子中氧原子的孤对电子所在轨道的轴在一条直线上,每个水分子最多可与四个水分子形成四个氢键。个水分子最多可与四个水分子形成四个氢键。【慎思慎思2】自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究水分子间的氢键示意图水分子间的氢键示意图自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究 分子分子间间作用力作用力(即范德即范德华华力力)对对物物质质性性质质有哪些影响?有哪些影响?提示提示分子间作用力比化学键弱得多,它主要影响物质分子间作
14、用力比化学键弱得多,它主要影响物质的熔点、沸点、溶解性等物理性质,而化学键主要影响物的熔点、沸点、溶解性等物理性质,而化学键主要影响物质的化学性质。质的化学性质。分子间作用力只存在于由分子构成的物质中,离子化合分子间作用力只存在于由分子构成的物质中,离子化合物、原子晶体、金属晶体中不存在范德华力。物、原子晶体、金属晶体中不存在范德华力。分子间作用力作用范围很小,即分子充分接近时才有相分子间作用力作用范围很小,即分子充分接近时才有相互间的作用力。互间的作用力。范德华力是分子之间普遍存在的作用力,分子间作用力范德华力是分子之间普遍存在的作用力,分子间作用力与化学键相比,是一种存在于分子之间的、较弱
15、的相互作与化学键相比,是一种存在于分子之间的、较弱的相互作用。用。分子间作用力的大小一般比化学键的键能小分子间作用力的大小一般比化学键的键能小12个数量级,个数量级,主要影响物质的物理性质。主要影响物质的物理性质。【慎思慎思3】自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究分子与分子之分子与分子之间间存在着一种把分子聚集在一起的作用力叫存在着一种把分子聚集在一起的作用力叫分子分子间间作用力,又叫范德作用力,又叫范德华华力。力。范德范德华华力的作用能通常比化学力的作用能通常比化学键键能小得多,化学能小得多,化学键键的的键键能能一般一般为为100600 kJmol1,而范德,而范德华华力的作用能
16、一般只有力的作用能一般只有220 kJmol1。分子分子间间作用力与化学作用力与化学键键相比,是一种存在于分子之相比,是一种存在于分子之间间的,的,较较弱的相互作用。弱的相互作用。分子分子间间作用力的大小一般比化学作用力的大小一般比化学键键能小能小12个数量个数量级级,主,主要影响物要影响物质质的物理性的物理性质质。要点一要点一|范德华力与物质性质范德华力与物质性质1范德华力范德华力自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究影响范德华力的因素影响范德华力的因素:分子大小、分子空:分子大小、分子空间间构型及分子中构型及分子中电电荷分布是否均匀等。荷分布是否均匀等。对组对组成和成和结结构相似
17、的物构相似的物质质,其范德,其范德华华力一般随着相力一般随着相对对分子分子质质量的增大而增大。量的增大而增大。范德范德华华力是分子之力是分子之间间正正电电荷端与荷端与负电负电荷端的静荷端的静电电吸引力,吸引力,所以范德所以范德华华力没有方向性和力没有方向性和饱饱和性,只要空和性,只要空间间允允许许,当分,当分子凝聚子凝聚时时,每个分子,每个分子总总是在它正、是在它正、负负两极周两极周围围尽可能多地尽可能多地吸引其他分子。吸引其他分子。2自主探究自主探究精要解读精要解读实验探究实验探究(1)范德范德华华力主要影响物力主要影响物质质的熔点、沸点。范德的熔点、沸点。范德华华力越力越强强,物物质质的熔
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