范德华力和氢键、溶解性【上课用】.ppt

范德华力和氢键对物质性质的影响,共价键,极性键,非极性键,空间不对称,极性分子,双原子分子：HCl、NO、IBrV型分子：H2O、H2S、SO2三角锥形分子：NH3、PH3非正四面体：CHCl3,非极性分子,单质分子：Cl2、N2、P4、O2直线形分子：CO2、CS2、C2H2正四面体：CH4、CCl4、CF4,空间对称,复习回顾,气体在加压降温时会变为液体，液体在降温时会凝固，为什么？,因为存在一种把分子聚集在一起的作用力而我们把这种作用力称为分子间作用力。通常包括范德华力和氢键。,二、范德华力及其对物质性质的影响,1、范德华力：很弱，比化学键小12个数量级。,不属于化学键,2、影响范德华力大小的因素,大,（1）结构的分子，相对分子质量越，范德华力越，熔、沸越。,相似,大,高,（2）相对分子质量或时，分子的极性越，范德华力越，熔、沸越。,相同,相近,大,大,请分析下表中数据,高,范德华力影响物质的物理性质（熔、沸点等）,3、范德华力对物质性质的影响,分子间范德华力越大，熔沸点越高,壁虎为什么能在天花板土爬行自如?这曾是一个困扰科学家一百多年的谜。用电子显微镜可观察到，壁虎的四足覆盖着几十万条纤细的由角蛋白构成的纳米级尺寸的毛。壁虎的足有多大吸力?实验证明，如果在一个分币的面积土布满100万条壁虎足的细毛，可以吊起20kg重的物体。近年来，有人用计算机模拟，证明壁虎的足与墙体之间的作用力在本质上是它的细毛与墙体之间的范德华力。,思考？夏天经常见到许多壁虎在墙壁或天花板上爬行，却掉不下来，为什么？,将干冰气化，破坏了CO2分子晶体的,将CO2气体溶于水，破坏了CO2分子的,分子间作用力,共价键,思考：,练习：下列变化过程只是克服了范德华力的是（）A、食盐的熔化B、水的分解C、碘单质的升华D、金属钠的熔化,C,离子键、共价键、金属键、分子间作用力都是微粒间的作用力。下列物质中，只存在一种作用力的是（）A.干冰B.NaClC.NaOHD.I2E.H2SO4,B,你从图中能得到什么信息？如何用分子间作用力解释图中曲线的形状？,.定义：当氢原子与电负性大的X原子以共价键结合时，它们之间的共用电子对强烈地偏向X，使H几乎成为“裸露”的质子，这样相对显正电性的H与另一个电负性很大的原子(X或Y)中的孤对电子相互吸引和发生一定程度的轨道重叠作用，这种分子间的作用力称氢键。,四、氢键及其对物质性质的影响,.表示：氢键可以用XHY表示。X和Y可以是同种原子，也可以是不同种原子，但都是电负性较大、半径极小的非金属原子（一般就是、）。表示式中的实线表示共价键，虚线表示氢键。,思考：NH3为什么极易溶于水？NH3溶于水是形成N-H还是形成O-HN?,NH3溶于水形成氢键示意图如右,正是这样，NH3溶于水溶液呈碱性,溶质与溶剂分子之间的氢键作用，使溶质溶解度增大，氢键作用力越大，溶解性越好。,.氢键的键能一般小于40kJ/mol，强度介于化学键和范德华力之间因此氢键不属于化学键，而属于分子间作用力的范畴。,邻羟基苯甲醛(熔点:-7),对羟基苯甲醛(熔点:115-117),.氢键的存在(1)分子间氢键(2)分子内氢键,分子间氢键使物质熔点升高分子内氢键使物质熔点降低,（1）分子间氢键,氢键普遍存在于已经与N、O、F形成共价键的氢原子与另外的N、O、F原子之间。,如：HF、H2O、NH3相互之间,C2H5OH、CH3COOH、H2O相互之间,（2）分子内氢键某些物质在分子内也可形成氢键，例如HNO3、或当苯酚在邻位上有CHO、COOH、OH和NO2时，可形成分子内的氢键，组成“螯合环”的特殊结构.,分子内氢键某些分子内，例如HNO3、邻硝基苯酚分子可以形成分子内氢键，还有一个苯环上连有两个羟基，一个羟基中的氢与另一个羟基中的氧形成氢键。分子内氢键由于受环状结构的限制，XHY往往不能在同一直线上。分子内氢键使物质熔沸点降低。分子内氢键必须具备形成氢键的必要条件，还要具有特定的条件，如:形成平面环，环的大小以五或六原子环最稳定，形成的环中没有任何的扭曲。,5.氢键的饱和性和方向性,饱和性：在“XHY”所表示的氢键中，一个氢原子只能与一个Y原子结合方向性：Y原子与X-H形成氢键时，氢原子尽量与Y原子的孤对电子方向一致，即以H原子为中心三个原子尽可能在一条直线上。这样可使X与Y的距离最远，斥力最小，形成的氢键强。,讨论:我们在学习化学的过程中还有什么地方能用氢键的知识来解释的？,(1)水的特殊物理性质(2)蛋白质结构中存在氢键(3)核酸DNA中也存在氢键(4)甲醇易溶于水(5)乙醇与水互溶,水的物理性质:,讨论水的特殊性：(1)水的熔沸点比较高？(2)为什么水结冰后体积膨胀？(3)为什么水在4时密度最大？(4)水的分解温度远高于其沸点的原因是？,液态水中的氢键,在水蒸气中水以单个的H20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（H20）n(如上图）；在固态水（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，造成体积膨胀，密度减小，因此冰能浮在水面上,随温度升高，同时发生两种相反的过程：一是冰晶结构小集体受热不断崩溃，缔合分子减少；另一是水分子间距因热运动不断增大04间，前者占主导优势，4以上，后者占主导优势，4时，两者互不相让，导致水的密度最大,相似相溶水和甲醇的相互溶解（深蓝色虚线为氢键）,DNA的双螺旋结构(碱基配对),6.氢键对物质性质的影响,氢键的存在使物质的熔沸点相对较高,氢键的存在使物质的溶解度增大,注意：分子间氢键使物质熔点升高分子内氢键使物质熔点降低,极性溶剂里，溶质分子与溶剂分子间的氢键使溶质溶解度增大，如：HF和NH3在水中的溶解度比较大，就是这个缘故。,(3)液体分子间若形成氢键，有可能发生缔合现象，分子缔合的结果会影响液体的密度。,1范德华力、氢键和共价键的比较,四、溶解性,1、内因：,2、外因：,固体：温度；气体：温度和压强。,相似相溶原理,注：“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。,“相似相溶”的规律：非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂。,如：CH3OH、C2H5OH分子中都含-OH，且-OH所占“份额”较大，所以2种醇均可与水互溶。,3、其他因素：,（1）如果溶质与溶剂之间能形成氢键，则溶解度增大，且氢键越强，溶解性越好。如：HF、NH3（2）溶质与水发生反应时可增大其溶解度。如：Cl2、CO2、SO2、NH3,低级醇中的-OH与水分子的-OH相近，因而能与水互溶。而高级醇的烃基较大，使其中的-OH与水分子的-OH相似因素少多了，因它们在水中的溶解度明显减小。,思考：为什么低级醇易溶于水，而高级醇在水中的溶解度却很小？,思考与交流,练习：（04广东）下列关于氢键的说法中正确的是()A、每个水分子内含有两个氢键B、在所有的水蒸气、水、冰中都含有氢键C、分子间能形成氢键，使物质的熔沸点升高D、HF稳定性很强，是因为其分子间能形成氢键,练习：下列事实与氢键有关的是()A、水加热到很高的温度都难易分解B、水结成冰体积膨胀，密度变小C、CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点随相对分子质量增大而升高D、HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱,D.-OH上氢原子的活泼性：H-O-HC2H5-O-H,练习：下列事实与氢键无关的是()A、液态氟化氢中有三聚氟化氢（HF）3的存在B、冰的密度比液态水的密度小C、乙醇比甲醚（CH3-O-CH3）更易溶于水D、NH3比PH3稳定,练习：共价键、离子键、范德华力和氢键是形成晶体的粒子之间的四种作用力。下列晶体：Na2O2固体氨NaClSiO2冰干冰，其中含有三种作用力的是()ABCD,练习：氨在水中的溶解度在常见气体中最大,下列因素与氨的水溶性没有关系的是（）A、氨和水都