分子间作用力分子晶体课件.ppt
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1、昆昆虫虫靠靠漩漩涡涡在在水水上上行行走走专题3 微粒间作用力与物质性质1、下列物质融化时克服的作用力是什么?、下列物质融化时克服的作用力是什么?NaOHCuSiO2MgCl22、水通电分解、水的三态变化破坏的、水通电分解、水的三态变化破坏的作用力是什么?作用力是什么?离子键离子键金属键金属键 共价键共价键分子间作分子间作用力用力共价键共价键离子键离子键分子间存在一种把分子聚集在一起的作用力分子间存在一种把分子聚集在一起的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一种静电作用,它比化学键弱很多。一种静电作用,它比化学键弱很多。定义定义实质实质类型类型范德华力范德华力范德华范德华(Va
2、nDerWaals18371923)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。一种普遍存在于一种普遍存在于固体、液体和气体固体、液体和气体中分子间的作用力。中分子间的作用力。只存在于分子间,包括单原子分子只存在于分
3、子间,包括单原子分子能量(强度)比化学健要弱得多能量(强度)比化学健要弱得多 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,只要分子周围空只要分子周围空间允许,当气体分子凝聚时,总是尽可能多得吸引分子。间允许,当气体分子凝聚时,总是尽可能多得吸引分子。范德华力怎样影响物质的性质范德华力怎样影响物质的性质?自身又受自身又受哪些因素影响哪些因素影响?范德华力范德华力 卤素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)卤素
4、单质的熔、沸点有有怎样的变化规律?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?单质相对分子质量熔点/沸点/F238-219.6-188.1Cl271-101.0-34.6Br2160-7.258.8I2254113.5184.4表3-9卤素单质的相对分子质量和熔、沸点结论:对于组成和结构相似的分子,其熔、沸点对于组成和结构相似的分子,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(2)范德华力与相对分子质量的关系对
5、于组成和结构相似的分子,其范德华力一般随着相对分子质量的增大而增大 分子HClHBrHI相对分子质量36581128范德华力(kJ/mol)21.1423.1126.00熔点/-114.8-98.5-50.8沸点/-84.9-67-35.4结论:(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量越大,范德华力越大质量越大,范德华力越大,熔沸点越高。,熔沸点越高。影响范德华力大小的因素影响范德华力大小的因素相对分子质量相同或相近时,分子极性越大,相对分子质量相同或相近时,分子极性越大,范德华力越大。范德华力越大。(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
6、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,都都会会对对范范德德华华力力产产生生影响。影响。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:(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/稀稀有气体有气体(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?
7、a.取向力取向力电荷分布不均匀的分子之间以其带异号电电荷分布不均匀的分子之间以其带异号电荷的一端相互吸引,产生的静电作用就使得分荷的一端相互吸引,产生的静电作用就使得分子按一定方向排列,因而产生了分子间的作用子按一定方向排列,因而产生了分子间的作用力,这种力叫力,这种力叫取向力取向力。分子极性越强,取向力越分子极性越强,取向力越大。大。范德华力的类型:范德华力的类型:P54拓展视野拓展视野b.诱导力诱导力电荷分布均匀的分子在电荷分布不电荷分布均匀的分子在电荷分布不均匀的分子作用下,导致电荷分布均匀均匀的分子作用下,导致电荷分布均匀的分子的负电荷与正电荷重心不重合,的分子的负电荷与正电荷重心不重
8、合,其带异号电荷的一端也互相吸引,其带异号电荷的一端也互相吸引,产生的产生的静电作用力,称为静电作用力,称为诱导力诱导力。范德华力的类型:范德华力的类型:c.色散力色散力电荷分布均匀的分子,由于核外电电荷分布均匀的分子,由于核外电子的不断运动,分子中电子产生的负电子的不断运动,分子中电子产生的负电荷重心与原子核产生的正电荷重心瞬间荷重心与原子核产生的正电荷重心瞬间不重合,使分子的电荷分布不均匀,其不重合,使分子的电荷分布不均匀,其带异号电荷的一端也互相吸引,带异号电荷的一端也互相吸引,产生的静产生的静电作用力,称为电作用力,称为色散力。色散力。范德华力的类型:范德华力的类型:作用微粒作用微粒作
9、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)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.GeCl4 B.SiBr4 C.CCl4 D.NaClC2.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.组成结构相似,分子间作用力越弱
10、,则由分子组成结构相似,分子间作用力越弱,则由分子 组成的物质熔点越低组成的物质熔点越低 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B C3.3.将干冰气化,破坏了将干冰气化,破坏了COCO2 2分子晶体的分子晶体的 。将将COCO2 2气体溶于水,破坏了气体溶于水,破坏了COCO2 2分子的分子的 。分子间作用力分子间作用力共价键共价键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 2SeSe、H H2 2TeTeH2OH2SH2SeH2TeHFH
11、ClHBrHINH3PH3AsH3SbH3CH4SiH4GeH4SnH4一一些些氢氢化化物物的的沸沸点点为什么为什么H2O、NH3、HF比同主族氢化比同主族氢化物的沸点高?物的沸点高?在H2O分子中,由于O原子吸引电子的能力很强,HO键的极性很强,共用电子对强烈地偏向O原子,亦即H原子的电子云被O原子吸引,使H原子几乎成为“裸露”的质子。这个半径很小、带部分正电荷的H核,就能与另一个H2O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。这种静电相互作用就是氢键。水分子间形成的氢键除范德华力外的另一种分子间作用力,它是由除范德华力外的另一种分子间作用力,它是由已经与已经与电负性大的原子电
12、负性大的原子(F、O、N等)形成等)形成共价键的共价键的H原子遇另一分子中原子遇另一分子中电负性大原子半电负性大原子半径小且有孤对电子径小且有孤对电子的原子(如的原子(如F、O、N)能)能形成氢键。形成氢键。注意:注意:氢键是另一种分子间作用力,不属于化学键。氢键是另一种分子间作用力,不属于化学键。定义定义氢键成因氢键成因(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且有孤对电子孤对电子非金属原子,可相同也可不同,如非金属原子,可相同也可不同,如F、O、N等。等。探究探究(2)氢键的表示方法:)氢键的表示方法:XH Y氢键氢键XHY表
13、示氢键表示氢键键长键长指指X和和Y的距离的距离键能键能指指XHY分解为分解为XH和和Y所所需要的能量需要的能量(3)氢键能量大小:)氢键能量大小:氢键氢键比范德华力要强比范德华力要强而而比化学键弱比化学键弱的分子间作用力的分子间作用力(4)氢键的强弱与氢键的强弱与X和和Y的电负性大小有关的电负性大小有关 一般一般X、Y元素的电负性越大,半径越小,形成的氢键元素的电负性越大,半径越小,形成的氢键越强。例如:越强。例如:F-HF O-HO N-HNFH FOH ONH N氢氢键键大大小小(kJ/mol)2818.85.4共价键键能共价键键能(kJ/mol)569463393P56交流与讨论交流与讨
14、论1 HOHHOOOC邻羟基苯甲酸邻羟基苯甲酸对羟基苯甲酸对羟基苯甲酸对对羟羟基基苯苯甲甲酸酸能能形形成成分子间氢键分子间氢键邻邻羟羟基基苯苯甲甲酸酸能能形形成成分子内氢键分子内氢键HOOH对羟基苯甲酸对羟基苯甲酸HHOOO邻羟基苯甲酸邻羟基苯甲酸C分子间氢键分子间氢键会导致物质的熔沸点会导致物质的熔沸点升高升高分子内氢键分子内氢键则会导致物质的熔沸点则会导致物质的熔沸点降低降低(1)对熔点和沸点的影响)对熔点和沸点的影响(6)氢键对物质性质的影响:)氢键对物质性质的影响:一一般般情情况况下下,含含有有氢氢键键的的分分子子会会具具有有较较高高的的熔熔沸点。沸点。(2)对溶解度的影响对溶解度的影
15、响(6)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)若溶质分子内形成氢键,则在若溶质分子内形成氢键,则在极性溶剂中溶解度减小,在非极性溶剂中溶解度减小,在非极性溶剂中溶解度增大。极性溶剂中溶解度增大。在极性溶剂中,如果溶质分子与溶剂分子间可以生成在极性溶剂中,如果溶质分子与溶剂分子间可以生成氢键,则溶质的溶解度增大。氢键,则溶质的溶解度增大。水分子三态与氢键的关系水分子三态与氢键的关系拓展视野拓展视野P56冰中水分子间形成的氢键冰中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
16、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,因因此此冰能浮在水面上。冰能浮在水面上。蛋白质分子中的氢键蛋白质分子中的氢键(图中虚线表示氢键)(图中虚线表示氢键)DNA双螺旋是通过氢键使它们的碱基(双螺旋是通过氢键使它们的碱基(AT和和CG)相互配对形成的(图中虚线表示氢键)相互配对形成的(图中虚线表示氢键)化学键化学键氢氢键键范德华力范德华力概念概念范围范围强度强度比较比较性质性质影响影响物质分子间存在物质分子间存在的微弱相互作用的微弱相互作用分子间分子间比化学键弱得多比化学键弱得多随范德华
17、力的增随范德华力的增大,物质的熔沸大,物质的熔沸点升高、溶解度点升高、溶解度增大增大比化学键弱得多,比比化学键弱得多,比范德华力稍强范德华力稍强与与H H原子相结合的原子半原子相结合的原子半径小、电负性大、有孤对径小、电负性大、有孤对电子的电子的F F、O O、N N分子间(内)电负性较大分子间(内)电负性较大的成键原子通过的成键原子通过H H原子而原子而形成的静电作用形成的静电作用分子间氢键使物质熔沸分子间氢键使物质熔沸点升高硬度增大、水中点升高硬度增大、水中溶解度增大溶解度增大分子内氢键使物质熔沸分子内氢键使物质熔沸点降低、硬度减小点降低、硬度减小影响物质的化学性影响物质的化学性质和物理性
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