高二化学选修3第二章第三节分子的性质课件.ppt

第三节分子的性质,高二化学选修3第二章分子结构与性质,、什么是电负性？有何意义？,知识回顾,电负性是用来描述不同元素原子对键合电子吸引能力大小的物理量。,1、键的极性,知识回顾,、什么是共价键？,共价键：,原子间通过共用电子对而形成的化学键。,+,+,1.共用电子对在两原子周围出现的机会是否相同？即共用电子对是否偏移?,想一想？,2.共用电子对是否有偏向或偏离是由什么因素引起的呢?,这是由于原子对共用电子对的吸引力不同造成的。即键合原子的电负性不同造成的。,HCl,Cl2,极性共价键,非极性共价键,3、键的极性的判断依据是什么？,共用电子对是否有偏向或偏离,共用电子对有偏向（电荷分布不均匀）,共用电子对无偏向（电荷分布均匀）,非极性键,极性键,同种非金属元素的原子间形成的共价键是非极性键；不同种非金属元素的原子间形成的共价键是极性键。,根据电荷分布是否均匀，共价键有极性、非极性之分，以共价键结合的分子是否也有极性、非极性之分呢？,分子的极性又是根据什么来判定呢？,讨论：,一、键的极性和分子的极性,2、极性分子与非极性分子,极性分子:正电中心和负电中心不重合,非极性分子:正电中心和负电中心重合,思考与交流,(课本P45),1、以下双原子分子中，哪些是极性分子，哪些是非极性分子？,H2O2Cl2HCl,2、以下非金属单质中，哪个是极性分子，哪个是非极性分子？,P4C60He,3、以下化合物分子中，哪些是极性分子，哪些是非极性分子？,CO2HCNH2ONH3,BF3CH4CH3Cl,极性分子,极性分子,第一类：全部由非极性键组成的分子是非极性分子。,如：P4、C60、S8C70、B12,第二类：对于AB型分子,由极性键组成的双原子分子一定是极性分子，即由两种不同的原子构成的双原子分子一定是极性分子,如：HX、CO、NO、,含有极性键的分子一定是极性分子吗？,分析方法：从力的角度分析分子中各键的极性向量和,在ABn分子中，A-B键看作AB原子间的相互作用力，根据中心原子A所受合力是否为零来判断，F合=0，为非极性分子（极性抵消），F合0，为极性分子（极性不抵消）,思考,第三类：对于ABn型分子,C=O键是极性键，但从分子总体而言CO2是直线型分子，两个C=O键是对称排列的，两键的极性互相抵消（F合=0），整个分子没有极性，电荷分布均匀，是非极性分子,180,F1,F2,F合=0,10430,F1,F2,F合0,O-H键是极性键，共用电子对偏O原子，由于分子是折线型构型，两个O-H键的极性不能抵消（F合0），整个分子电荷分布不均匀，是极性分子,BF3：,NH3：,120,10718,三角锥型,不对称，键的极性不能抵消，是极性分子,F1,F2,F3,F,平面三角形，对称，键的极性互相抵消（F合=0），是非极性分子,10928,正四面体型，对称结构，C-H键的极性互相抵消（F合=0），是非极性分子,现已知03分子为V字形结构，据理推断O3应为(极性或非极性)分子，03在水中的溶解度比O2要(大或小)得多，其主要原因是.,结论：由同种元素组成的非金属单质分子不一定是非极性分子。,大,极性,极性分子,拓展,3.判断ABn型分子极性的经验规律：,（1）物理模型法：从受力角度分析,（2）根据键的类型和分子的空间构型判断，当ABn型分子空间构型是空间对称结构时，分子的正负电荷中心重合，是非极性分子。,（3）若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素原子的最外层电子数，则为非极性分子，若不等则为极性分子。,非极性,3,4,5,6,2,3,4,3,4,5,6,6,5,6,非极性,非极性,非极性,极性,极性,极性,(06年全国卷II)下列叙述正确的是（）NH3是极性分子，分子中N原子处在3个H原子所组成的三角形的中心B.CCl4是非极性分子，分子中C原子处在4个Cl原子所组成的正方形的中心C.H2O是极性分子，分子中O原子不处在2个H原子所连成的直线的中央D.CO2是非极性分子，分子中C原子不处在2个O原子所连成的直线的中央,C,1、什么是表面活性剂？亲水基团？疏水基团？肥皂和洗涤剂的去污原理是什么？,2、什么是单分子膜？双分子膜？举例说明。,3、为什么双分子膜以头向外而尾向内的方式排列?,思考：,自学:科学视野表面活性剂和细胞膜,二、范德华力及其对物质性质的影响,气体在加压或降温时为什么会变为液体、固体？,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，又叫范德华力。,(1)范德华力大小,范德华力很弱，约比化学键能小1-2数量级,二、范德华力及其对物质性质的影响,(2)范德华力与相对分子质量的关系,结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大,二、范德华力及其对物质性质的影响,(3)范德华力与分子的极性的关系,相对分子质量相同或相近时，分子的极性越大，范德华力越大,二、范德华力及其对物质性质的影响,(4)范德华力对物质熔沸点的影响,二、范德华力及其对物质性质的影响,组成和结构相似的物质，其相对分子质量越大分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高。,四卤化碳的熔沸点与相对原子质量的关系,二、范德华力及其对物质性质的影响,科学视野,壁虎与范德华力,非金属元素的氢化物在固态时是分子晶体，其熔沸点与其分子量有关对于同一主族非金属元素而言，从上到下，分子量逐渐增大，熔沸点应逐渐升高而HF、H2O、NH3却出现反常，为什么？,说明在HF、H2O、NH3分子间还存在除分子间作力之外的其他作用这种作用就是氢键,三、氢键及其对物质性质的影响,氢键是一种特殊的分子间作用力，它是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一分子中电负性很强的原子之间的作用力.,1.氢键概念,例如：在HF中F的电负性相当大,电子对强烈地偏向F,而H几乎成了质子(H+),这种H与另一个HF分子中电负性相当大、r小的F相互接近时,产生一种特殊的分子间力氢键.,三、氢键及其对物质性质的影响,氢键的本质：,是一种静电作用，是除范德华力外的另一种分子间作用力，氢键的大小，介于化学键与范德华力之间，不属于化学键。但也有键长、键能。,氢键的表示：,与电负性大且r小的原子(F,O,N)相连的H;在附近有电负性大,r小的原子(F,O,N).,氢键的形成条件：,2.氢键的存在,（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.,(2)分子内氢键：,例如(1)分子间氢键：,（1）分子间氢键使物质熔沸点升高（2）分子内氢键使物质熔沸点降低（3）物质的溶解性,3.氢键对物质物理性质的影响：,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,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，而当溶质分子形成分子内氢键时使溶质溶解度减小。,某些氢键的键能和键长,氢键介于范德华力和化学键之间,是一种较弱的作用力。,资料卡片,氢键强弱与X和Y的吸引电子的能力有关，即与X和Y的电负性有关.它们的吸引电子能力越强(即电负性越大)，则氢键越强。所以氢键强弱变化顺序为：F-HFO-HOO-HNN-HNC原子吸引电子能力较弱，一般不形成氢键。,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)醇比含有相同碳原子的烃熔沸点高(2)低级醇易溶于水(3)HF酸是弱酸,4.氢键的应用,四、溶解性,（1）内因：“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；有机物易溶于有机物，无机物易溶于无机物。（特别提醒：I2易溶于有机物，用CCl4萃取碘水中的I2),1、影响溶解性的因素,（2）外因：一般来说，温度升高，固体溶解度增大。温度升高，气体溶解度降低，压强增大，气体溶解度增大,（3）其他因素：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：NH3、CH3CH2OH。溶质与水发生反应时可增大其溶解度，如：SO2。,水和甲醇相互溶解，氢键存在增大了溶解性,2、常见溶剂,（1）极性溶剂：H2O,（3）有机溶剂：CCl4、C6H6、CH3CH2OH、汽油,（2）非极性溶剂：CCl4、C6H6等,思考与交流,溶质分子与溶剂分子的结构越相似，相互溶解越容易。溶质分子的分子间力与溶剂分子的分子间力越相似，越易互溶。,小结：,1、根据“相似相溶”规律，你认为下列物质在水中溶解度较大的是（）A乙烯B二氧化碳C二氧化硫D氢气,C,2、根据“相似相溶”的规律，下列溶剂可以用来从溴水中萃取溴的是（）(1)酒精(2)CCl4(3)液氨(4)苯(5)汽油A.(1)(2)(4)(5)B.(2)(4)(5)C.(1)(3)(5)D.(1)(3)(4),B,五、手性,观察一下两组图片，有何特征？,具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手与右手一样互为镜像，却在三维空间里不能重叠，互称手性异构体。,1、手性异构体,2、手性分子：,有手性异构体的分子叫做手性分子。中心原子称为手性原子,手性分子在生命科学和生产手性药物方面有广泛的应用。如图所示的分子，是由一家德国制药厂在1957年10月1日上市的高效镇静剂，中文药名为“反应停”，它能使失眠者美美地睡个好觉，能迅速止痛并能够减轻孕妇的妊娠反应。然而，不久就发现世界各地相继出现了一些畸形儿，后被科学家证实，是孕妇服用了这种药物导致的随后的药物化学研究证实，在这种药物中，只有图左边的分子才有这种毒副作用，而右边的分子却没有这种毒副作用。人类从这一药物史上的悲剧中吸取教训，不久各国纷纷规定，今后凡生产手性药物，必须把手性异构体分离开，只出售能治病的那种手性异构体的药物。,“反应停”事件,乳酸分子CH3CH(OH)COOH有以下两种异构体：,五、手性,具有手性的有机物，是因为含有手性碳原子造成的。如果一个碳原子所联结的四个原子或原子团各不相同，那么该碳原子称为手性碳原子，记作C。,五、手性,注意：也有一些手性物质没有手性碳原子,具有手性碳原子的有机物具有光学活性（1）下列分子中，没有光学活性的是_，含有两个手性碳原子的是_A乳酸CH3CHOHCOOHB甘油CH2OHCHOHCH2OHC脱氧核糖CH2OHCHOHCHOHCHOD核糖CH2OHCHOHCHOHCHOHCHO,B,C,（2）有机物X的结构简式为若使X通过化学变化，失去光学活性，可能发生的反应类型有_A酯化B水解C氧化D还原E消去F缩聚,ABE,右旋与左旋,自然界中的手性,珍贵的法螺左旋贝。百万分之一，十分罕见。,手性的应用,手性合成手性催化,科学史话(P52),巴斯德与手性,六、无机含氧酸分子的酸性,物质的酸性：,物质电离出H+能力越强，酸性越强,溶液的酸性：C(H+)越大，溶液酸性越强,思考：,含氧酸中非羟基氧原子数越多，该酸酸性越强！,六、无机含氧酸分子的酸性,n0，极弱酸，如硼酸（H3BO3）n1，弱酸，如亚硫酸（H2SO3）n2，强酸，如硫酸（H2SO4）、硝酸（HNO3）n3，极强酸，如高氯酸（HClO4）,无机含氧酸可以写成(HO)mROn，则n值越大，R的正电性高，导致ROH中的O的电子向R偏移，在水分子的作用下，就越容易电离出H+，酸性越强。即含氧酸的酸性随着分子中连接在中心原子上的非羟基氧的个数增大而增大。,含氧酸的强度取决于中心原子的电负性、原子半径、氧化数。当中心原子的电负性大、原子半径小、氧化数高时，使O-H键减弱，酸性增强。,六、无机含氧酸分子的酸性,（1）同周期的最高价含氧酸，随中心原子序数增大，酸性增强。,（2）同主族的相同化合价含氧酸，随中心原子原子序数增大，酸性减