專題3微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì)第四單元分子間作用力分子晶體氣態(tài)固態(tài)液態(tài)水的電解范德華力、氫鍵范德華力范德華

(VanDerWaals1837－1923)

荷蘭物理學(xué)家。提出了范德華方程。研究了毛細(xì)作用，對附著力進(jìn)行了計(jì)算。推導(dǎo)出物體氣、液、固三相相互轉(zhuǎn)化條件下的臨界點(diǎn)計(jì)算公式。1910年因研究氣態(tài)和液態(tài)方程獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。原子間和分子間的吸引力被命名為范德華力。

范德華力是分子之間普遍存在的一種相互作用力，它使得許多物質(zhì)能以一定的凝聚態(tài)（固態(tài)或液態(tài)）存在。

范德華力存在于液﹑固﹑氣態(tài)的任何微粒之間。

作用力屬短程力：300—500pm范圍內(nèi)。

無方向性和飽和性。影響范德華力的因素：

分子的大小、分子的空間構(gòu)型、分子中電荷分布是否均勻等。范德華力比化學(xué)鍵弱得多。一般來說，某物質(zhì)的范德華力越大，則它的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)就越高。對于組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，范德華力一般隨著相對分子質(zhì)量的增大而增強(qiáng)。范德華力對物質(zhì)的沸點(diǎn)、熔點(diǎn)、氣化熱、熔化熱、溶解度、表面張力、粘度等物理化學(xué)性質(zhì)有決定性的影響。作用微粒作用力強(qiáng)弱意義化學(xué)鍵范德華力相鄰原子之間作用力強(qiáng)烈影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)分子之間作用力微弱影響物質(zhì)的物理性質(zhì)（熔、沸點(diǎn)及溶解度等）化學(xué)鍵與范德華力的比較1.下列物質(zhì)中，其沸點(diǎn)可能低于SiCl4的是()A.GeCl4B.SiBr4

C.CCl4D.NaClC練習(xí)2.下列敘述正確的是()A.氧氣的沸點(diǎn)低于氮?dú)獾姆悬c(diǎn)B.稀有氣體原子序數(shù)越大沸點(diǎn)越高C.分子間作用力越弱，則由分子組成的物質(zhì)熔點(diǎn)越低D.同周期元素的原子半徑越小越易失去電子BC3.將干冰氣化，破壞了CO2分子晶體的

.

將CO2氣體溶于水，破壞了CO2分子的.

分子間作用力共價(jià)鍵練習(xí)4.請預(yù)測的熔沸點(diǎn)高低（1）HF、HCl、HBr、HI（2）H2O、H2S、H2Se、H2Te事實(shí)是否是這樣的嗎？氫鍵的形成－100周期溫度/℃01002345熔點(diǎn)沸點(diǎn)H2OH2SH2SeH2Te氧族元素的氫的化合物的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)在有有些些化化合合物物中中氫氫原原子子似似乎乎可可以以同同時(shí)時(shí)和和兩兩個(gè)個(gè)電電負(fù)負(fù)性性很很大大而而原原子子半半徑徑較較小小的的原原子子(如如O、、F、、N等等)相相結(jié)結(jié)合合，，一一般般表表示示為為X——H······Y，其其中中H······Y的結(jié)結(jié)合合力力就就是是氫鍵鍵。X——H…………Y表表示示氫氫鍵鍵氫鍵鍵屬屬于于一一種種較較強(qiáng)強(qiáng)的的分子子間間作作用用力力，既既可可以以存存在在于于分分子子之之間間，，也也可可以以存存在在于于復(fù)復(fù)雜雜分分子子的的內(nèi)內(nèi)部部。。氫鍵鍵不不屬屬于于化化學(xué)學(xué)鍵鍵氫鍵鍵作作用用小小于于化化學(xué)學(xué)鍵鍵大大于于分分子子間間作作用用力力理解解氫氫鍵鍵應(yīng)應(yīng)注注意意：：冰晶晶體體中中的的氫氫鍵鍵分子子間間氫氫鍵鍵分子子內(nèi)內(nèi)氫氫鍵鍵(1)對對沸沸點(diǎn)點(diǎn)和和熔熔點(diǎn)點(diǎn)的的影影響響分子子間氫鍵鍵的形形成成使使物物質(zhì)質(zhì)的的沸沸點(diǎn)點(diǎn)和和熔熔點(diǎn)點(diǎn)升升高高。。分子子內(nèi)氫鍵鍵的生生成成使使物物質(zhì)質(zhì)的的沸沸點(diǎn)點(diǎn)和和熔熔點(diǎn)點(diǎn)降降低低。。氫鍵鍵對對物物質(zhì)質(zhì)性性質(zhì)質(zhì)的的影影響響：：(2)對對溶溶解解度度的的影影響響在極極性性溶溶劑劑里里，，如如果果溶溶質(zhì)質(zhì)分分子子與與溶溶劑劑分分子子間間可可以以生生成成氫氫鍵鍵，，則則溶溶質(zhì)質(zhì)的的溶溶解解度度增增大大。。水和甲甲醇的的相互互溶解解（深藍(lán)藍(lán)色虛虛線為為氫鍵鍵）蛋白質(zhì)質(zhì)分子子中的的氫鍵鍵（圖中中虛線線表示示氫鍵鍵）DNA雙螺螺旋是是通過過氫鍵鍵使它它們的的堿基基（A…T和和C……G））相相互配配對形形成的的（圖圖中虛虛線表表示氫氫鍵））小結(jié)范德華華力是是普遍遍存在在的一一種分分子間間作用用力，，屬于于電性性作用用。這這種作作用力力比較較弱。。范德德華力力越強(qiáng)強(qiáng)，物物質(zhì)的的熔點(diǎn)點(diǎn)和沸沸點(diǎn)越越高。。氫鍵屬屬于一一種較較強(qiáng)的的分子子間作作用力力，既既可以以存在在于分分子之之間，，也可可以存存在于于復(fù)雜雜分子子的內(nèi)內(nèi)部。。氫鍵鍵的存存在使使物質(zhì)質(zhì)具有有某些些特殊殊性質(zhì)質(zhì)。化學(xué)鍵鍵、氫氫鍵和和范德德華力力的比比較化學(xué)鍵氫鍵范德華力概念范圍強(qiáng)度比較性質(zhì)影響物質(zhì)分分子間間存在在的微微弱相相互作作用分子間間比化學(xué)學(xué)鍵弱弱得多多隨范德德華力力的增增大，，物質(zhì)的的熔沸沸點(diǎn)升升高、、溶解解度增增大比化學(xué)學(xué)鍵弱弱得多多，比比范德德華力力稍強(qiáng)強(qiáng)分子中中含有有與H原子子相結(jié)結(jié)合的的原子子半徑徑小、、電負(fù)負(fù)性大大、有有孤對對電子子的F、O、N分子間間（內(nèi)內(nèi)）電電負(fù)性性較大大的成成鍵原原子通通過H原子子而形形成的的靜電電作用用分子間間氫鍵鍵使物物質(zhì)熔熔沸點(diǎn)點(diǎn)升高高硬度度增大大、水水中溶溶解度度增大大分子內(nèi)內(nèi)氫鍵鍵使物物質(zhì)熔熔沸點(diǎn)點(diǎn)降低低、硬硬度減減小影響物物質(zhì)的的化學(xué)學(xué)性質(zhì)質(zhì)和物物理性性質(zhì)相鄰的的原子子或離離子之之間的的強(qiáng)烈烈的相相互作作用。。原子或或離子子很強(qiáng)烈烈,克克服它它需要要較高高的能能量1．下下列物物質(zhì)中中不存存在氫氫鍵的的是（（））A．冰冰醋酸酸中醋醋酸分分子之之間B．一一水合合氨分分子中中的氨氨分子子與水水分子子之間間C．液液態(tài)氟氟化氫氫中氟氟化氫氫分子子之間間D．可可燃冰冰（CH4·8H2O）中中甲烷烷分子子與水水分子之之間D練習(xí)習(xí)2．固固體乙乙醇晶晶體中中不存存在的的作用用力是是()A．極極性鍵鍵B．．非極極性鍵鍵C．離離子鍵鍵D．氫氫鍵影影響C練習(xí)習(xí)3．下下列有有關(guān)水水的敘敘述中中，可可以用用氫鍵鍵的知知識(shí)來解解釋的的是()A．水水比硫硫化氫氫氣體體穩(wěn)定定B．水水的熔熔沸點(diǎn)點(diǎn)比硫硫化氫氫的高高C．氯氯化氫氫氣體體易溶溶于水水D．0℃時(shí)時(shí)，水水的密密度比比冰大大BD4．下下列說說法不不正確確的是是()A．分分子間間作用用力是是分子子間相相互作作用力力的總總稱B．范范德華華力與與氫鍵鍵可同同時(shí)存存在于于分子子之間間C．分分子間間氫鍵鍵的形形成除除使物物質(zhì)的的熔沸沸點(diǎn)升升高外，對對物質(zhì)質(zhì)的溶溶解度度、硬硬度等等也有有影響響D．氫氫鍵是是一種種特殊殊的化化學(xué)鍵鍵，它它廣泛泛地存存在于自然然界中中D分子晶晶體圖3-35是干干冰(CO2)分子子晶體體模型型。通過學(xué)學(xué)習(xí)有有關(guān)分分子間間作用用力的的知識(shí)識(shí)，你你知道道下列列問題題的答答案嗎嗎？1.構(gòu)成分分子晶體的的微粒是什什么？分子晶體中中微粒間的的作用力是是什么？2.分子晶晶體有哪些些共同的物物理性質(zhì)？為什么么它們具有有這些共同同的物理性質(zhì)質(zhì)？分子晶體（1）分分子間以分分子間作用用力相結(jié)合合的晶體叫叫分子晶體。（2）構(gòu)成成分子晶體體的粒子是是：（3）微粒粒間的相互互作用是：：由于分子晶晶體的構(gòu)成成微粒是分分子，所以以分子晶體的化學(xué)學(xué)式幾乎都都是分子式式。1.分子晶晶體的概念念及其結(jié)構(gòu)構(gòu)特點(diǎn)：分子范德華力不對，分子子間氫鍵也也是一種分分子間作用用力，如冰冰中就同時(shí)時(shí)存著范德德華力和氫氫鍵。思考：是不是在分分子晶體中中分子間只只存在范德德華力？由于分子間間作用力很很弱，所以分子晶晶體一般具具有：①較低的的熔點(diǎn)和沸沸點(diǎn)；②較小的的硬度；③固體及及熔融狀態(tài)態(tài)不導(dǎo)電。。有的溶于于水能導(dǎo)電。2.分子晶晶體的物理理特性(1)所有非金屬屬氫化物：：H2O、H2S、NH3、CH4、HX(2)大大多數(shù)非金金屬單質(zhì):X2、N2、O2、H2、S8、P4、C60(3)大大多數(shù)非金金屬氧化物物:CO2、SO2、N2O4、P4O6、P4O10(4)幾乎所有的的酸：H2SO4、HNO3、H3PO4(5)大大多數(shù)有機(jī)機(jī)物：乙乙醇，，冰醋酸，，蔗糖3.典型的的分子晶體體4、分子晶晶體熔、沸沸點(diǎn)高低的的比較規(guī)律律分子晶體要要熔化或汽汽化都需要要克服分子子間的作用用力。分子子間作用力力越大，物物質(zhì)熔化和和汽化時(shí)需需要的能量量就越多，，物質(zhì)的熔熔、沸點(diǎn)就就越高。因此，比較較分子晶體體的熔、沸沸點(diǎn)高低，，實(shí)際上就就是比較分分子間作用用力（包括括范德華力力和氫鍵））的大小。。（1）組成成和結(jié)構(gòu)相相似的物質(zhì)質(zhì)，烷烴、烯烴烴、炔烴、、飽和一元元醇、醛、、羧酸等同同系物的沸沸點(diǎn)均隨著著碳原子數(shù)數(shù)的增加而而升高。分子間有氫氫鍵的物質(zhì)質(zhì)（HF、、H2O、NH3等）熔、沸沸點(diǎn)升高且且不遵循上上述規(guī)律。。形成分子子內(nèi)氫鍵的的物質(zhì)，其其熔、沸點(diǎn)點(diǎn)低于形成成分子間氫氫鍵的物質(zhì)質(zhì)。相對分子子質(zhì)量越越大，熔熔沸點(diǎn)越越高。（2）在在碳原子子數(shù)相同同的烷烴烴的同分分異構(gòu)體體中，一一般來說說，支鏈鏈數(shù)越多多___________。。如沸點(diǎn)點(diǎn)：正戊戊烷>異戊戊烷>新戊戊烷；芳芳香烴及及其衍生生物苯環(huán)環(huán)上的同同分異構(gòu)構(gòu)體一般般按照““____________________””的順序序。熔沸點(diǎn)越越低鄰位>間位位>對對位CO2和SiO2的一些物物理性質(zhì)質(zhì)如下表表所示。。請你從從兩種晶晶體的構(gòu)構(gòu)成微粒粒及微粒粒間作用用力的角角度，分分析導(dǎo)致致干冰和和二氧化化硅晶體體性質(zhì)差差異的原原因。5.干干冰的晶晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)（1）二氧化碳碳分子的的位置：：在晶體體中截取取一個(gè)最最小的正正方體，，正方體體的八個(gè)個(gè)頂點(diǎn)都都落到CO2分子的中中心，在在這個(gè)正正方體的的每個(gè)面心上還還有一個(gè)個(gè)CO2分子。8×1/8+6×1/2=412個(gè)（2）每個(gè)晶胞含二氧化碳分子的個(gè)數(shù)（3）與每個(gè)二氧化碳分子等距離且最近的二氧化碳分子有

由此可見見，與CO2分子距離離最近的的CO2分子共有有12個(gè)個(gè)。小結(jié)結(jié)：1.晶晶體類型型的判斷斷：一是看構(gòu)構(gòu)成晶體體微粒的的種類，，二是看看微粒粒之間的的作用力力2.由由晶體性性質(zhì)可推推斷晶體體類型，，由晶體體類型也也可推斷斷晶體的的性質(zhì)。。幾種類型型晶體的的結(jié)構(gòu)和和性質(zhì)比比較

晶體類型金屬晶體離子晶體原子晶體分子晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)成微粒微粒間作用力性質(zhì)熔、沸點(diǎn)硬度導(dǎo)電性舉例金屬陽離離子和自由電電子陰、陽離子原子分子金屬鍵離子鍵共價(jià)鍵分子間作用力較高很高少數(shù)很高高或很低低較低多數(shù)較大大少數(shù)較小小較大很大較小良導(dǎo)體不導(dǎo)電Cu、、AlNaCl、CsCl金剛石、、SiO2干冰、冰熔化或溶溶于水導(dǎo)導(dǎo)電固體及熔熔融狀態(tài)態(tài)不導(dǎo)電電,有的的溶于水水能導(dǎo)電電。晶體熔沸沸點(diǎn)高低低的判斷斷1.不不同晶體體類型的的物質(zhì)：：原子晶體體>離子子晶體>分子晶晶體2.同同種晶體體類型的的物質(zhì)：：⑴離子晶晶體晶體內(nèi)微微粒間作作用力越越大，熔熔沸點(diǎn)越越高⑵原子晶晶體離子所帶帶電荷越越多、離離子半徑徑越小，，晶格能能越大，，離子鍵鍵越強(qiáng)，，晶體熔熔沸點(diǎn)越越高、硬硬度越大大。原子半徑徑越小、、鍵長越越短、鍵鍵能越大大，共價(jià)價(jià)鍵越強(qiáng)強(qiáng)，晶體體熔沸點(diǎn)點(diǎn)越高、、硬度越越大。⑷分子晶晶體組成和結(jié)結(jié)構(gòu)相似似的分子子晶體，，相對分分子質(zhì)量量越大，，分子子間作用用力越大大，熔沸沸點(diǎn)越高高；具有分子子間氫鍵鍵的分子子晶體，，分子間間作用力力顯著增增大，熔熔沸點(diǎn)升升高。相對分子子質(zhì)量相相近的分分子晶體體，分子子極性越越大，分分子間作作用力越越大，熔熔沸點(diǎn)越越高；⑶金屬晶晶體金屬原子子半徑越越小、單單位體積積內(nèi)自由由電子數(shù)數(shù)目越多多，金屬屬鍵越強(qiáng)強(qiáng)，晶體體熔沸點(diǎn)點(diǎn)越高、、硬度越越大?；旌暇w體石墨的晶晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)模型石墨晶體體的結(jié)構(gòu)構(gòu)特點(diǎn)和和性質(zhì)分層的平平面網(wǎng)狀狀結(jié)構(gòu)