1、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,水的電解,范德華力、氫鍵,范德華力,范德華 (Van Der Waals 1837 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：300500pm范圍內(nèi)。無方向性和飽和性。,影響范德華力的

2、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。,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. GeCl4 B. SiBr4 C. CCl4 D. NaCl,C,練 習(xí),2. 下列

3、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,B C,3. 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,氧族元素的氫的化合物的 熔點(diǎn)和沸點(diǎn),在有些化合物中氫原子似乎可以同時(shí)和兩個(gè)電負(fù)性很大而原子半徑較小的原子(如O、F、N等)相結(jié)合，一般表示為XHY

4、，其中HY的結(jié)合力就是氫鍵。,XHY表示氫鍵,氫鍵屬于一種較強(qiáng)的分子間作用力，既可以存在于分子之間，也可以存在于復(fù)雜分子的內(nèi)部。,氫鍵不屬于化學(xué)鍵,氫鍵作用小于化學(xué)鍵大于分子間作用力,理解氫鍵應(yīng)注意：,冰晶體中的氫鍵,分子間氫鍵,分子內(nèi)氫鍵,(1)對沸點(diǎn)和熔點(diǎn)的影響 分子間氫鍵的形成使物質(zhì)的沸點(diǎn)和熔點(diǎn)升高。 分子內(nèi)氫鍵的生成使物質(zhì)的沸點(diǎn)和熔點(diǎn)降低 。,氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響：,(2)對溶解度的影響 在極性溶劑里，如果溶質(zhì)分子與溶劑分子間可以生成氫鍵，則溶質(zhì)的溶解度增大。,水和甲醇的相互溶解（深藍(lán)色虛線為氫鍵）,蛋白質(zhì)分子中的氫鍵（圖中虛線表示氫鍵）,DNA雙螺旋是通過氫鍵使它們的堿基（AT 和C

5、G）相互配對形成的（圖中虛線表示氫鍵）,范德華力是普遍存在的一種分子間作用力，屬于電性作用。這種作用力比較弱。范德華力越強(qiáng)，物質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)越高。 氫鍵屬于一種較強(qiáng)的分子間作用力，既可以存在于分子之間，也可以存在于復(fù)雜分子的內(nèi)部。氫鍵的存在使物質(zhì)具有某些特殊性質(zhì)。,化學(xué)鍵、氫鍵和范德華力的比較,物質(zhì)分子間存在的微弱相互作用,分子間,比化學(xué)鍵弱得多,隨范德華力的增大，物質(zhì)的熔沸點(diǎn)升高、溶解度增大,比化學(xué)鍵弱得多，比范德華力稍強(qiáng),分子中含有與H原子相結(jié)合的原子半徑小、電負(fù)性大、有孤對電子的F、O、N,分子間（內(nèi)）電負(fù)性較大的成鍵原子通過H原子而形成的靜電作用,分子間氫鍵使物質(zhì)熔沸點(diǎn)升高硬度增大、水

6、中溶解度增大,分子內(nèi)氫鍵使物質(zhì)熔沸點(diǎn)降低、硬度減小,影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì),相鄰的原子或離子之間的強(qiáng)烈的相互作用。,原子或離子,很強(qiáng)烈,克服它需要較高的能量,1下列物質(zhì)中不存在氫鍵的是 （ ） A冰醋酸中醋酸分子之間 B一水合氨分子中的氨分子與水分子之間 C液態(tài)氟化氫中氟化氫分子之間 D可燃冰（CH48H2O）中甲烷分子與水 分子之間,D,練 習(xí),2固體乙醇晶體中不存在的作用力是( ) A極性鍵 B非極性鍵 C離子鍵 D氫鍵影響,C,練 習(xí),3下列有關(guān)水的敘述中，可以用氫鍵的知 識(shí)來解釋的是( ) A水比硫化氫氣體穩(wěn)定 B水的熔沸點(diǎn)比硫化氫的高 C氯化氫氣體易溶于水 D0時(shí)，水的密度比冰

7、大,BD,4下列說法不正確的是( ) A分子間作用力是分子間相互作用力的總稱 B范德華力與氫鍵可同時(shí)存在于分子之間 C分子間氫鍵的形成除使物質(zhì)的熔沸點(diǎn)升高 外，對物質(zhì)的溶解度、硬度等也有影響 D氫鍵是一種特殊的化學(xué)鍵，它廣泛地存在 于自然界中,D,分子晶體,圖3-35是干冰(CO2)分子晶體模型。通過學(xué)習(xí)有關(guān)分子間作用力的知識(shí)，你知道下列問題的答案嗎？ 1.構(gòu)成分子晶體的微粒是什么？ 分子晶體中微粒間的作用力是 什么？ 2.分子晶體有哪些共同的物理性 質(zhì)？為什么它們具有這些共同 的物理性質(zhì)？,分子晶體,（1） 分子間以分子間作用力相結(jié)合的晶體叫分子晶體。 （2）構(gòu)成分子晶體的粒子是： （3）微

8、粒間的相互作用是：,由于分子晶體的構(gòu)成微粒是分子，所以分子 晶體的化學(xué)式幾乎都是分子式。,1.分子晶體的概念及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：,分子,范德華力,不對，分子間氫鍵也是一種分子間作用力，如冰中就同時(shí)存著范德華力和氫鍵。,思考：,是不是在分子晶體中分子間只存在范德華力？,由于分子間作用力很弱，所以分子晶體一般具有： 較低的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)； 較小的硬度； 固體及熔融狀態(tài)不導(dǎo)電。有的溶于水能 導(dǎo)電。,2.分子晶體的物理特性,(1) 所有非金屬氫化物： H2O、H2S、NH3、CH4、HX (2) 大多數(shù)非金屬單質(zhì): X2、N2、 O2、 H2、 S8、 P4、C60 (3) 大多數(shù)非金屬氧化物: CO2、 SO

9、2、N2O4、P4O6、P4O10 (4) 幾乎所有的酸： H2SO4 、HNO3 、H3PO4 (5) 大多數(shù)有機(jī)物： 乙醇，冰醋酸，蔗糖,3.典型的分子晶體,4、分子晶體熔、沸點(diǎn)高低的比較規(guī)律 分子晶體要熔化或汽化都需要克服分子間的作用力。分子間作用力越大，物質(zhì)熔化和汽化時(shí)需要的能量就越多，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)就越高。 因此，比較分子晶體的熔、沸點(diǎn)高低，實(shí)際上就是比較分子間作用力（包括范德華力和氫鍵）的大小。,（1）組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)， 烷烴、烯烴、炔烴、飽和一元醇、醛、羧酸等同系物的沸點(diǎn)均隨著碳原子數(shù)的增加而升高。 分子間有氫鍵的物質(zhì)（HF、H2O、NH3等）熔、沸點(diǎn)升高且不遵循上述規(guī)律。形

10、成分子內(nèi)氫鍵的物質(zhì)，其熔、沸點(diǎn)低于形成分子間氫鍵的物質(zhì)。,相對分子質(zhì)量越大，熔沸點(diǎn)越高。,（2）在碳原子數(shù)相同的烷烴的同分異構(gòu)體中，一般來說，支鏈數(shù)越多_。如沸點(diǎn)：正戊烷 異戊烷 新戊烷；芳香烴及其衍生物苯環(huán)上的同分異構(gòu)體一般按照“_”的順序。,熔沸點(diǎn)越低,鄰位 間位 對位,CO2和SiO2的一些物理性質(zhì)如下表所示。請你從兩種晶體的構(gòu)成微粒及微粒間作用力的角度，分析導(dǎo)致干冰和二氧化硅晶體性質(zhì)差異的原因。,5. 干冰的晶體結(jié)構(gòu),（1）二氧化碳分子的位置：在晶體中截取一個(gè)最小的正方體，正方體的八個(gè)頂點(diǎn)都落到CO2分子的中心，在這個(gè)正方體的每個(gè)面心上還有一個(gè)CO2分子。,81/8+61/2=4,12

11、個(gè),由此可見，與CO2分子距離最近的CO2分子共有12個(gè) 。,小 結(jié)：,1. 晶體類型的判斷： 一是看構(gòu)成晶體微粒的種類，二是看微 粒之間的作用力 2. 由晶體性質(zhì)可推斷晶體類型，由晶體類型也可推斷晶體的性質(zhì)。,幾種類型晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)比較,金屬陽離子 和自由電子,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)很高或很低,較低,多數(shù)較大 少數(shù)較小,較大,很大,較小,良導(dǎo)體,不導(dǎo)電,Cu 、A l,NaCl、 CsCl,金剛石、 SiO2,干冰、 冰,熔化或溶于水導(dǎo)電,固體及熔融狀態(tài)不導(dǎo)電,有的溶于水能導(dǎo)電。,晶體熔沸點(diǎn)高低的判斷,1. 不同晶體類型的物質(zhì)：,

12、原子晶體離子晶體分子晶體,2. 同種晶體類型的物質(zhì)：,離子晶體,晶體內(nèi)微粒間作用力越大，熔沸點(diǎn)越高,原子晶體,離子所帶電荷越多、離子半徑越小，晶格能越大，離子鍵越強(qiáng)，晶體熔沸點(diǎn)越高、硬度越大。,原子半徑越小、鍵長越短、鍵能越大，共價(jià)鍵越強(qiáng)，晶體熔沸點(diǎn)越高、硬度越大。,分子晶體,組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，分 子間作用力越大，熔沸點(diǎn)越高；,具有分子間氫鍵的分子晶體，分子間作用力顯著增大，熔沸點(diǎn)升高。,相對分子質(zhì)量相近的分子晶體，分子極性越大，分子間作用力越大，熔沸點(diǎn)越高；,金屬晶體,金屬原子半徑越小、單位體積內(nèi)自由電子數(shù)目越多，金屬鍵越強(qiáng)，晶體熔沸點(diǎn)越高、硬度越大。,混合晶體,石

13、墨的晶體結(jié)構(gòu)模型,石墨晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性質(zhì),分層的平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)C原子以 與周 圍的 個(gè)C原子結(jié)合，層間為 ；,層內(nèi)最小環(huán)有 個(gè)C原子組成； 每個(gè)C原子被 個(gè)最小環(huán)所共用； 每個(gè)最小環(huán)含有 個(gè)C原子， 個(gè)碳碳鍵； C原子與碳碳鍵個(gè)數(shù)比為 。,共價(jià)鍵,3,分子間作用力,6,3,2,3,23,（2）石墨晶體的導(dǎo)電性和潤滑性,（1）石墨晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),1.下列物質(zhì)中，固態(tài)時(shí)一定是分子晶體的是 A. 酸性氧化物 B. 非金屬單質(zhì) C. 堿性氧化物 D. 含氧酸,D,2.下列哪種情況下，一對物質(zhì)中有且只有同一種作用力被克服 A. 使H2 和HF氣化 B. 熔融C和Ca C. 溶解LiCl和ICl D.