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分子间作用力:范德华力与氢键


注意: 注意: 分子间的作用力实质上是分子间的电性引力。 a.分子间的作用力实质上是分子间的电性引力。 b.范德华为荷兰物理学家。因他首先研究了分子间作用力, 范德华为荷兰物理学家。因他首先研究了分子间作用力, 故这种力称之为范德华力。 故这种力称之为范德华力。 c.分子内含有共价键的分子(如Cl2、CO2、H2SO4等)或 分子内含有共价键的分子( 稀有气体( He、Ne等 稀有气体(如He、Ne等)单原子分子之间均存在分子间作 用力。 用力。 d.分子间作用力比化学键弱得多. d.分子间作用力比化学键弱得多. 分子间作用力比化学键弱得多
④氢键对物质性质的影响 氢键的存在使得物质的熔点和沸点相对较高。 a.氢键的存在使得物质的熔点和沸点相对较高。 例如,HF的沸点按沸点曲线 例如,HF的沸点按沸点曲线 下降趋势应该在-70℃以下 以下, 下降趋势应该在-70℃以下, 面实际上是20℃ 20℃; 面实际上是20℃;H2O的沸点 曲线下降趋势应该在-70℃以 曲线下降趋势应该在-70℃以 而实际上是100℃ 100℃。 下,而实际上是100℃。 为什么某些氢化物 某些氢化物的沸点 为什么某些氢化物的沸点 会反常呢? 会反常呢?这是因为它们的 分子之间存在着一种比分子 间作用力稍强的相互作用, 间作用力稍强的相互作用, 使得它们只能在较高的温度 下才能汽化。 下才能汽化。经科学研究证 明,上述物质的分子之间存 在的这种相互作用, 在的这种相互作用,叫做氢 键。
分子间作用力对物质的熔沸点、溶解度的影响规律 规律: ① 分子间作用力对物质的熔沸点、 溶解度的影响规律 : 范德华力越大,物质的熔沸点越高。 a.范德华力越大,物质的熔沸点越高。
b.溶质分子与溶剂分子间的范德华力越大,则溶质 溶质分子与溶剂分子间的范德华力越大, 分子的溶解度越大, HCl在水中的溶解情况 在水中的溶解情况, 分子的溶解度越大,如CH4和HCl在水中的溶解情况, 由于CH 分子间的作用力很小, 由于CH4和H2O分子间的作用力很小,故CH4几乎不 溶于水, HCl与 分子间的作用力较大, 溶于水,而HCl与H2O分子间的作用力较大,故HCl 极易溶于水;同理, 与苯分子间的作用力较大, 极易溶于水;同理,Br2、I2与苯分子间的作用力较大, 易溶于苯中, 故Br2、I2易溶于苯中,而H2O与苯分子问的作用力很 很难溶于苯中。 小,故H2O很难溶于苯中。 相似相溶原理: 相似相溶原理: 由极性分子组成的溶质易溶解于极性分子的溶剂之中; 由极性分子组成的溶质易溶解于极性分子的溶剂之中; 非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂 之中. 之中.
氢键的大小稍大于分子间力,比键要弱得多。 氢键的大小稍大于分子间力,比键要弱得多。氢键的形 成对化合物的物理和化学性质具有重要影响, 成对化合物的物理和化学性质具有重要影响,在生命物 质的形成及生命过程中都扮演着重要角色。 质的形成及生命过程中都扮演着重要角色。 在水蒸气中水以单个H 分子形式存在 在液态水中, 分子形式存在; 在水蒸气中水以单个 2O分子形式存在;在液态水中, 经常是几个水分子通过氢键结合起来,形成(H 经常是几个水分子通过氢键结合起来,形成 2O)n;在 固态水( 水分子大范围地以氢键互相联结, 固态水(冰)中,水分子大范围地以氢键互相联结,形 成相当疏松的晶体,从而在结构中有许多空隙, 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,密度减少,因此冰能浮在水面上。 积膨胀,密度减少,因此冰能浮在水面上。
分子间作用力的大小判断: 分子间作用力的大小判断: 分子间作用力比化学键弱得多 , 分子间作用力比化学键弱得多,约几个或数十个 kJ. 就能破坏这种作用力。一般来说, kJ.mol一1就能破坏这种作用力。一般来说, 对于组 成和结构相似的物质,相对分子质量越大, 成和结构相似的物质 ,相对分子质量越大, 分子间 作用力越大。 作用力越大。 例如: 例如:F2 <Cl2 <Br2 <I2 CF4< CCl4 <CBr4 <CI4
I2 254 113.5 184.4
38 相对分 子量 熔点 -219.6 (℃) 沸点 -188.1 (℃)
熔沸点变 化趋势
熔沸点逐渐升高
卤族元素单质物理性质差异
三、分子间作用力
1。概念:分子间存在的将分子聚集在一起 。概念: 的作用力称为分子间作用力, 的作用力称为分子间作用力, 又称为范德华力。 又称为范德华力。 (1)存在:由分子构成的物质 )存在: (2)大小:比化学键弱得多。 )大小:比化学键弱得多。 2。意义:影响物质的熔沸点和溶解性等 。意义:影响物质的熔沸点和溶解性等 熔沸点 物理性质
③氢键的表示方法: 氢键的表示方法: 氢键不是化学键,为了与化学键相区别。 一 … — 中 氢键不是化学键,为了与化学键相区别。H一X… Y—H中 …”来表示氢键 注意三个原子(H— … 要在同一条 来表示氢键. 用“…”来表示氢键.注意三个原子 —X… Y)要在同一条 直线上(X、 可相同或不同 可相同或不同)。 直线上 、Y可相同或不同 。
分子间力(包括色散力 诱导力、偶极力)早在1873 色散力、 分子间力(包括色散力、诱导力、偶极力)早在1873 年就已引起van Waals的注意并首先进行研究 的注意并首先进行研究, 年就已引起van der Waals的注意并首先进行研究,所 范德华( 后人就把这种分子间力也称为范德华 以 , 后人就把这种分子间力也称为 范德华 ( van der Waals)力。 Waals) 大量分子聚集状态的特性主要由分子间作用力来 决定,如物质的熔点、沸点、熔化热、汽化热、 决定 ,如物质的熔点 、 沸点、 熔化热 、 汽化热 、 溶解 表面张力、粘度等。 度、表面张力、粘度等。 分子间力本质上仍属静电作用,它与分子的极性 分子的极性和 分子间力本质上仍属静电作用 , 它与 分子的极性 和 分 子的变形性有关 有关。 子的变形性有关。
注意: 注意: 氢键的本质还是分子间的静电吸引作用。 a.氢键的本质还是分子间的静电吸引作用。常称为氢键 的分子间作用力。 的分子间作用力。 b.实例说明:以HF为例,在HF分子中,由于F原子吸引 实例说明: HF为例, HF分子中,由于F 为例 分子中 电子的能力很强,共用电子对强烈地偏向F原子,亦即H 电子的能力很强,共用电子对强烈地偏向F原子,亦即H 原子的电子云被F原子吸引, 原子几乎成为“裸露” 原子的电子云被F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 的质子。这个半径很小、带部分正电荷的H核,与另一个 HF分子带部分负电荷的 原子相互吸引。 分子带部分负电荷的F HF分子带部分负电荷的F原子相互吸引。这种静电吸引作 用就是氢键。 用就是氢键。 c.氢键切莫理解为化学键,是一种比分子间作用力稍强的 氢键切莫理解为化学键, 静电引力。如在水分子中, 键的键能为462 8lkJ 462. 静电引力。如在水分子中,O-H键的键能为462.8lkJmol 一1,而水分子间氢键的键能仅为18.8lkJmol一1。它比化 而水分子间氢键的键能仅为18 8lkJ 18. 学键弱得多,但比分子间作用力稍强。 学键弱得多,但比分子间作用力稍强。 d.氢键只存在于固态、液态物质中,气态时无氢键。 d.氢键只存在于固态、液态物质中,气态时无氢键。 氢键只存在于固态
【问题探究二】 问题探究二】
干冰气化后化学性质是否发生变化? 干冰气化后化学性质是否发生变化?
分子间作用力对物质化学性质 有没有影响? 有没有影响?
【问题探究三】 问题探究三】 分子间作用力如何影 响物质的物理性质? 响物质的物理性质?
物质
F2
Cl2 71 -101 -34.6
Br2 160 -7.2 58.78
【问题探究一】 问题探究一】
干冰气化现象是物理变化还是化学变化? 干冰气化现象是物理变化还是化学变化?
干冰气化过程中有没有破坏其中的 化学键? 化学键?
那为什么干冰气化过程仍要吸收能量呢? 那为什么干冰气化过程仍要吸收能量呢?
分子间作用力
分子间存在着将分子聚集在一起 的作用力,这种作用力称为分子间作 的作用力,这种作用力称为分子间作 用力又称为 又称为范德华力 用力又称为范德华力
观察右图,你发现什么? 观察右图,你发现什么? 水、氟化氢和氨 的沸点出现反常。 的沸点出现反常。
(2)氢键 氢键 概念:分子中与氢原子形成共价键的非金属原子, ① 概念 : 分子中与氢原子形成共价键的非金属原子, 如果该非金属原子(如 、 或 吸引电子的能力很强 吸引电子的能力很强, 如果该非金属原子 如 F、O或N)吸引电子的能力很强, 其原子半径又很小,则使氢原予几乎成为“裸露” 其原子半径又很小, 则使氢原予几乎成为“裸露” 的质 带部分正电荷。这样的分子之间, 子 , 带部分正电荷。 这样的分子之间, 氢核与带部分负 电荷的非金属原子相互吸引而产生的比分ห้องสมุดไป่ตู้间作用力稍 强的作用力,称之为氢键。 强的作用力,称之为氢键。
b.解释一些反常现象:如水结成冰时,为什么体积会膨胀。 .解释一些反常现象:如水结成冰时,为什么体积会膨胀。 根据元素周期律,卤素氢化物的水溶液均应为强酸性, 根据元素周期律, 卤素氢化物的水溶液均应为强酸性, HF表现为弱酸的性质 这是由于HF 表现为弱酸的性质, HF分子之间氢键 但 HF 表现为弱酸的性质 , 这是由于 HF分子之间氢键 的存在。 的存在。
分子间作用力与氢键
水有三态变化: 水有三态变化:
吸热 吸热

放热

放热

0℃ 100℃
干冰升华、 硫晶体熔化、 液氯汽化都要吸收能量。 干冰升华 、 硫晶体熔化 、 液氯汽化都要吸收能量 。 物质从固态转变为液态或气态, 物质从固态转变为液态或气态 , 从液态转变为气 为什么要吸收能量?在降低温度 增加压强时, 在降低温度、 态,为什么要吸收能量 在降低温度、增加压强时, C12、CO2等气体能够从气态凝结成液态或固态。 等气体能够从气态凝结成液态或固态。 这些现象给我们什么启示? 这些现象给我们什么启示
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