分子结构与物质的性质（3）（分子间作用力+氢键）-高中化学选择性必修2

分子结构与物质的性质（3）冰融化成水，需要吸热；把水加热，变成水蒸气仍然需要吸热。这说明水分子之间存在着相互作用力。情境导入分子间存在一种把分子聚集在一起的作用力——分子间作用力常见的两种分子间作用力分子间作用力范德华力氢键知识海洋是一种普遍存在于固体、液体和气体中分子间的作用力。存在：非金属单质（除C、Si）分子、稀有气体分子、共价化合物（除SiO2)分子之间；石墨片层之间。知识海洋范德华力分子ArCOHIHBrHCl分子量4028128.581.536.5范德华力(kJ/mol)8.508.7526.0023.1121.141)为什么范德华力：HI＞HBr＞HCl＞CO?相对分子质量越大，分子间作用力越大2)为什么范德华力：CO＞Ar?分子极性越大，范德华力越大知识海洋影响范德华力大小的因素某些分子间的范德华力应用探究【提示】组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大。分子量F2＜Cl2＜Br2＜I2，范德华力F2＜Cl2＜Br2＜I2怎样解释卤素单质从F2~I2的熔点和沸点越来越高？单质熔点/℃沸点/℃F2－219.6－188.1Cl2－101－34.6Br2－7.258.78I2113.5184.4卤素单质的熔点和沸点【例1】图（a）为S8的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为________。S8相对分子质量大，分子间作用力强P4O6、SO2为分子晶体。分子间力（分子量）P4O6>SO2范德华力P4O6＞SO2【例2】

为什么熔点：P4O6＞SO2应用探究S8图（a）【任务一】讨论氢键的本质及形成条件23451007550250-25-50-75-100-125-150-175沸点(℃)CH4SiH4GeH4SnH4H2OH2SH2SeH2Te周期数分子间还存在一种不同于范德华力的作用力——氢键第IVA、VIIA族非金属元素氢化物沸点变化第ⅣA族C、Si、Ge、Sn形成的氢化物的沸点如何变化？第ⅥA族O、S形成的氢化物的沸点又该如何比较？知识海洋氢键的本质：静电作用氢键的形成条件：①部分裸露的氢原子核②电负性很大的原子提供孤电子对注意：并不是有氢就能形成氢键，必须是已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间才能形成氢键。知识海洋H—O键极性很强无内层电子，几乎成为“裸露”的质子电负性大，半径小氢键OHHOHHδ＋δ＋δ－δ－…氢键的特征氢键具有方向性和饱和性（1）方向性水中，氧原子的孤电子对伸展方向与O—H键键轴的

方向一致。大多情况下，O—H···O键角为180°（2）饱和性每个裸露的氢原子核只能形成一个氢键每个孤电子对也只能形成一个氢键。H—O键极性很强无内层电子，几乎成为“裸露”的质子电负性大，半径小氢键知识海洋OHHOHHδ＋δ＋δ－δ－…类型化学键范德华力氢键强度一般在100~600kJ•mol－1一般在2~20kJ•mol－1一般不超过40kJ•mol－1，比范德华力大些资料卡片氢键不是化学键！知识海洋【任务二】探究氢键强度氢键的表达方式：A—H···B（A和

B

代表

F、O、N等电负性大而半径较小的非金属原子）思考与讨论氨水中能形成几种氢键？分别如何表示？以哪种为主？【任务三】氢键的表达知识海洋氢键键能/kJ·mol－1例子F—H···F28(HF)nO—H···O19冰、H2O2O—H···O26CH3OH、C2H5OHO—H···O29(HCOOH)2O—H···O34(CH3COOH)2N—H···F21NH4FN—H···N5.4NH3知识海洋四种：水分子间：NH3分子间：H2O和NH3之间：H—O—H···O—HHO—H···ON—H···N—HHHHHN—H···N①N—H···O—HHHHN—H···O②H—O—H···N—HHHO—H···N氨水中四种氢键类型及键能：类型O—H···NO—H···ON—H···NN—H···O键能(kJ/mol)2921138知识海洋OHHOHHHNHHHNHHOHHHNHHHNHHOHHOH－＋NH4＋NH2－＋H3O＋NH2－＋NH4＋OH－＋NH4＋OH－＋H3O＋举一反三思考并讨论：氟化氢水溶液中的氢键类型？以哪一种为主？知识海洋OHHOHHFHOHHFHFHFHOHHF－＋H3O＋2017年5月，来自日本国立材料研究所的科学家ShigekiKawai则使用AFM观察到了单个分子中的氢键存在，并定量测定了氢键相互作用的大小，堪称氢键基础科研领域的重大突破，该项研究成果发表在Science子刊《Science

Advances》。我国中科院国家纳米科学中心的科学家们利用非接触式原子力显微镜（NC-AFM），实现了对氢键的直接观察和空间成像，并与于2013年11月22日，在《Science》杂志上向全世界宣布这一成果。知识海洋【任务四】讨论氢键对物质性质的影响问题1：乙醇和甲醚互为同分异构体，相对分子质量相同，为什么沸点相差这么多？物质沸点/℃乙醇(CH3CH2OH)78.3甲醚(CH3OCH3)-24.9CH3CH2—OCH2CH3H···H—OOHCHOδ+δ－知识海洋问题2：为什么邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛？对羟基苯甲醛可以形成分子间氢键，沸腾时需破坏氢键；邻羟基苯甲醛形成分子内氢键，不能形成分子间氢键，沸腾时只需破坏范德华力。强度：氢键＞范德华力影响物质的熔沸点１分子间氢键使物质熔沸点升高分子内氢键使物质熔沸点降低醇比含有相同碳原子数的醚熔沸点高醇比相对分子质量相当的烃熔沸点高注：氢键具有方向性，分子间氢键常是直线形的，分子内氢多是折线形易形成平面环，环的大小以五或六原子环最稳定。知识海洋OHCHOδ+δ－学科网原创影响物质的溶解性2小组讨论问题2：如何解释以下四种有机物在水中的溶解性的差异？物质溶解性乙烷(CH3CH3)难溶乙醇(CH3CH2OH)互溶乙醛(CH3CHO)互溶乙酸(CH3COOH)互溶知识海洋CH3CH2—OHH···H—OC＝OH···H—OH3CHC＝OH···H—OH3CH—O···H—OH影响物质的密度3动手试一试物质密度/(g·cm－3)水1.0冰0.9知识海洋冰中一个水分子周围有4个水分子冰的结构冰熔化，分子间的空隙减小一个水分子周围有4个水分子冰的结构知识海洋一个水分子周围有4个水分子知识海洋冰的结构冰融化，分子间空隙减小除此之外，氢键的存在还会影响物质的粘度、表面张力、比热容等性质。知识海洋【任务五】探讨氢键的意义与价值结晶水合物中存在由氢键构建的类冰骨架，其中可装入小分子或离子。氢键的存在可以改变一些物质的结构，对物质构型是有影响的，还可以影响构象的稳定性等。知识海洋可燃冰的结构H2O水分子H2O水分子H2O水分子H2O水分子CH4甲烷分子外面是水分子，里面被囚禁的是甲烷等气体分子。蛋白质分子的二级结构中

C＝O•••H—N氢键使蛋白质形成α螺旋。知识海洋肽键多肽链氢键AlphahelixCarbonNitrogenR-groupOxygenHydrogen蛋白质分子的二级结构中C＝O•••H—N氢键使蛋白质形成α螺旋。DNA双螺旋脱氧核糖A腺嘌呤T胸腺嘧啶脱氧核糖脱氧核糖G鸟嘌呤C胞嘧啶脱氧核糖DNA中两条链的碱基通过氢键配对，A—T靠2个氢键配对，而C—G靠3个氢键配对，进而与其他因素相互作用形成双螺旋结构。知识海洋DNA分子中两条主链配对后，其宽度基本一致，结构匀称。DNA的分子模型知识海洋氢键的意义和价值：知识海洋【答案】D

应用探究【例】下列有关水的叙述中，不能用氢键的知识来解释的是（）

A、0℃时，水的密度比冰大B、水的熔沸点比硫