極性分子和非極性分子本課件將帶您深入了解極性分子和非極性分子，并探索它們在化學(xué)和生命科學(xué)中的重要作用。分子極性的概念定義分子極性是指分子中電子云分布的不均勻性，導(dǎo)致分子帶正負(fù)極性。影響因素影響分子極性的因素包括化學(xué)鍵的類型和分子結(jié)構(gòu)。分子極性的判斷1極性鍵2不對稱分子結(jié)構(gòu)3極性分子分子極性與化學(xué)鍵共價(jià)鍵由原子共享電子形成，分為極性鍵和非極性鍵。離子鍵由原子得失電子形成，通常表現(xiàn)為極性。共價(jià)鍵的極性電負(fù)性原子吸引電子的能力，電負(fù)性差越大，鍵的極性越強(qiáng)。極性鍵由電負(fù)性不同的原子形成，電子云偏向電負(fù)性較大的原子。極性定義和表達(dá)偶極矩用矢量表示分子極性大小和方向，方向指向負(fù)極端。正極電子云密度較低的區(qū)域，帶部分正電荷。負(fù)極電子云密度較高的區(qū)域，帶部分負(fù)電荷。極性鍵與非極性鍵極性鍵由電負(fù)性不同的原子形成，電子云偏向電負(fù)性較大的原子。非極性鍵由電負(fù)性相同的原子形成，電子云均勻分布。水分子的極性1氧原子電負(fù)性強(qiáng)電子云偏向氧原子，氧原子帶部分負(fù)電荷。2氫原子電負(fù)性弱電子云偏離氫原子，氫原子帶部分正電荷。3分子形狀為彎曲形偶極矩不為零，所以水是極性分子。分子形狀與極性對稱分子即使含有極性鍵，由于對稱結(jié)構(gòu)，偶極矩相互抵消，是非極性分子。不對稱分子含有極性鍵，并且分子結(jié)構(gòu)不對稱，偶極矩不相互抵消，是極性分子。范德瓦爾斯力與極性1倫敦色散力存在于所有分子之間，由瞬時(shí)偶極矩引起，弱于其他分子間力。2偶極-偶極力存在于極性分子之間，由永久偶極矩引起，比倫敦色散力強(qiáng)。3氫鍵存在于含氫鍵的極性分子之間，是最強(qiáng)的分子間力，是水的高沸點(diǎn)的原因之一。水的極性性質(zhì)1高沸點(diǎn)由于氫鍵的作用，水分子之間具有較強(qiáng)的相互作用，因此沸點(diǎn)較高。2高表面張力水分子之間的氫鍵形成表面張力，使水滴呈圓形。3良好溶劑水是極性溶劑，可以溶解許多極性物質(zhì)，如鹽和糖。水的高沸點(diǎn)和高表面張力高沸點(diǎn)水分子之間的氫鍵使水沸點(diǎn)升高，需要更多的能量才能克服氫鍵的束縛。高表面張力水分子之間的氫鍵使水表面形成一層薄膜，產(chǎn)生表面張力，使水滴呈球形。水的溶劑性1極性溶質(zhì)水分子通過氫鍵與極性溶質(zhì)發(fā)生相互作用，將溶質(zhì)溶解。2離子溶質(zhì)水分子通過靜電作用與離子溶質(zhì)發(fā)生相互作用，將溶質(zhì)溶解。3非極性溶質(zhì)水不能溶解非極性溶質(zhì)，因?yàn)樗鼈冎g沒有明顯的相互作用力。水的離子化水分子自偶電離水分子可以自發(fā)電離，形成氫離子(H+)和氫氧根離子(OH-)。離子積常數(shù)在一定溫度下，水的離子積常數(shù)是一個(gè)固定值，表示水分子自偶電離程度。水的電離酸堿對的溶解酸在水中釋放氫離子，形成酸性溶液。堿在水中釋放氫氧根離子，形成堿性溶液。極性分子的溶解性相似相溶原則極性溶劑可以溶解極性溶質(zhì)，非極性溶劑可以溶解非極性溶質(zhì)。氫鍵作用水分子可以通過氫鍵與極性溶質(zhì)發(fā)生相互作用，增強(qiáng)溶解性。離子化合物的溶解性1靜電作用水分子通過靜電作用與離子溶質(zhì)發(fā)生相互作用，將溶質(zhì)溶解。2水合作用水分子包圍離子，形成水合離子，降低離子之間的靜電吸引力。極性分子與非極性分子的溶解極性溶劑可以溶解極性溶質(zhì)，例如糖、鹽。非極性溶劑可以溶解非極性溶質(zhì)，例如油、脂肪。極性溶劑與非極性溶劑不互溶，例如水和油。極性與分子間力的關(guān)系倫敦色散力存在于所有分子之間，由瞬時(shí)偶極矩引起，弱于其他分子間力。偶極-偶極力存在于極性分子之間，由永久偶極矩引起，比倫敦色散力強(qiáng)。氫鍵存在于含氫鍵的極性分子之間，是最強(qiáng)的分子間力，是水的高沸點(diǎn)的原因之一。分子極性與化學(xué)性質(zhì)1反應(yīng)速率極性分子參與的反應(yīng)通常比非極性分子反應(yīng)更快。2反應(yīng)產(chǎn)物極性分子參與的反應(yīng)可能產(chǎn)生不同的產(chǎn)物。3催化作用極性分子可以作為催化劑，加速反應(yīng)。分子極性與生命過程生物分子許多生物分子，如蛋白質(zhì)、核酸和脂類，都是極性分子。細(xì)胞膜細(xì)胞膜的磷脂雙分子層是極性分子和非極性分子的組合。分子極性與環(huán)境問題1水污染極性污染物可以溶解在水中，造成水污染。2大氣污染極性污染物可以形成酸雨，影響環(huán)境。3土壤污染極性污染物可以被土壤吸附，造成土壤污染。分子極性的檢測方法滴定法通過測定物質(zhì)的酸堿度來判斷分子極性。顯微鏡觀察通過觀察物質(zhì)在顯微鏡下的形貌來判斷分子極性。分子極性的應(yīng)用藥物開發(fā)了解分子極性有助于設(shè)計(jì)和合成藥物。材料科學(xué)極性分子用于開發(fā)新型材料，如聚合物和納米材料。分子極性的未來展望新型分子設(shè)計(jì)通過調(diào)控分子極性，可以設(shè)計(jì)出具有特定功能的分子。先進(jìn)材料開發(fā)極性分子將繼續(xù)在材料科學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。課堂討論和思考題1.如何判斷一個(gè)分子的極性？2.舉例說明極性分子和非極性分子在生命過程中的作用。3.如何利用分子極性知識(shí)解決環(huán)境問題？結(jié)論與總結(jié)1分子極性2化學(xué)鍵3分子結(jié)構(gòu)4化學(xué)性質(zhì)5生命過程課件小結(jié)1概念了解分子極性的定義、判斷方法和影響因素。2性質(zhì)掌握極性分子和非極性分子的物理和化學(xué)性質(zhì)。3應(yīng)用認(rèn)識(shí)分子極性在化學(xué)、生命科學(xué)和環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用。參考文