G选修分子间作用力与物质性质

1、1会计学G选修分子间作用力与物质性质选修分子间作用力与物质性质1分子间作用力的概念： _；2分子间作用力实质：；3存在：；4它的强度比化学键弱(强或弱)的多；是常见的分子间作用力。填空：将气体分子凝聚成相应的固体或液体的作用将气体分子凝聚成相应的固体或液体的作用 荷兰物理学家范德华，1910年获得诺贝尔物理奖，因确立真实气体状态方程和分子间范德华力而闻名于世。 他是分子间作用力的首位发现者，所以人们又把分子间作用力叫做范德华力。 范德华力是一种普遍存在于固体、液体和气体中分子之间的作用力。思考：思考：1范德华力与化学键的强弱？2范德华力是否具有饱和性和方向性？3范德华力对物质的性质有什么影响？

2、4影响范德华力的因素有哪些？卤化氢分子的范德华力和化学键的比较分子范德华力（KJ/mol）键能 （KJ/mol） HCl21.14432HBr23.11366HI26.002981范德华力远小于共价键的键能。2范德华力的大小与共价键的键能大小没有直接的关系。并不是键能大范德华力就大。3键能的大小影响了分子的稳定性，物质的化学性质；范德华力的大小影响物质的物理性质。卤素单质的相对分子质量和熔、沸点化学式 相对分子质量 熔点（） 沸点（）F238 - 219.6- 188.1Cl271 - 101 - 34.6Br2160 - 7.2 58.8I2254 113.5 184.4卤素单质熔沸点与相对

3、分子质量的关系四卤化碳熔沸点与相对分子质量的关系1卤素单质（四卤化碳）的相对分子质量 ,范德华力 ； 物质的熔点 ；沸点 。逐渐增大2随着C原子数的增加，烷烃分子间的范德华 力 ，烷烃的熔沸点 。：的分子，相对分子质量越大，范德华力 ,物质的熔沸点也 。逐渐增大逐渐增大逐渐增大逐渐增大逐渐增大越大越高思考：1比较正戊烷、异戊烷、新戊烷熔沸点的高低。2比较 的熔沸点。 正戊烷 戊烷 新戊烷邻间对邻间对： 对于有机物中的同分异构，支链越多，物质间的范德华力_，熔沸点_。 而对于同分异构体中支链相同的物质，结构越对称物质的范德华力_，熔沸点_。对位化合物结构对称，很可能是非极性分子，分子间的范德华力

4、以色散力为主，而邻位化合物结构不对称，可能是极性分子，分子间的范德华力以取向力为主。取向力大于色散力。越小越小越低越低越小越小越低越低物质N2CO熔点（）-209.86-199：相对分子质量相同的物质，分子的极性越大，物质间的范德华力越大，熔沸点越高。归纳与总结：范德华力的影响因素 1分子大小 一般组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔沸点越高。 2分子的空间构型 一般对于有机物的同分异构体，支链越多，结构越对称，范德华力越小，熔沸点越低。 3分子中的电荷分布是否均匀 一般来说相同分子质量的物质，极性分子物质的范德华力大于非极性分子的物质。方向性与饱和性：方向性与饱和性

5、： 范德华力一般范德华力一般没有方向性、饱和性，没有方向性、饱和性，只要只要分子周围空间准许，当气体分子凝聚时，它总分子周围空间准许，当气体分子凝聚时，它总是尽可能吸引更多的其它分子。是尽可能吸引更多的其它分子。金属键没有没有方向性和饱和性；离子键没有没有方向性和饱和性；共价键有有方向性和饱和性；范德华力没有没有方向性和饱和性。范德华力与物质性质的关系范德华力与物质性质的关系 对于分子构成的物质，范德华力影响对于分子构成的物质，范德华力影响物质的熔、沸点、溶解度。物质的熔、沸点、溶解度。例：氧气在水中的溶解度比氮气大，原因是例：氧气在水中的溶解度比氮气大，原因是氧分子与水分子之间的范德华力大。

6、氧分子与水分子之间的范德华力大。练习：1、下列物质中存在分子间作用力的是： I2 干冰 NaCl 石墨 SiO2 水 冰 水蒸气 金刚石 Cu2、下列物质受热熔化时，不需要破坏化学键的是 （ ） A、食盐 B、纯碱 C、干冰 D、冰 CD 3、干冰升华时，下列所述内容发生变化的是 （ ）、分子间的距离、分子间的作用力、分子内的化学键、分子内共价键的键长AB比化学键得多，所以由范德华力结合的物质。 化学键的键能一般为100600kJ/mol，范德华力的一般只有2 20kJ/mol 。化学键范德华力概念相邻的原子间相互作用物质分子间存在的相互作用能量性质影响主要影响物质的化学性质 主要影响物质的物

7、理性质HFHClHBrHI熔点?-114.2-86.9-50.8沸点?-85.0-66.8-35.1H2OH2SH2SeH2Te熔点?-85.5-66.1-49沸点?-60.4-41.1-2NH3PH3AsH3SbH3熔点?133.0-116.3-88沸点?-87.7-55-18.4CH4SiH4GeH4SnH4熔点?-185-165.9-150沸点?-111.8-88.15-52HFHClHBrHI熔点83.38-114.2-86.9-50.8沸点19.54-85.0-66.8-35.1H2OH2SH2SeH2Te熔点0-85.5-66.1-49沸点100-60.4-41.1-2NH3PH3

8、AsH3SbH3熔点-77.73133.0-116.3-88沸点-33.34-87.7-55-18.4CH4SiH4GeH4SnH4熔点-182.5-185-165.9-150沸点-161.5-111.8-88.15-52氢键的形成增加了分子间作用力，所以沸点升高。 1氢键的形成：以HF为例 F吸引电子的能力很强，HF极性很强，共用电子对强烈偏向于F，H原子几乎成了“裸露”的质子。此半径极小，带部分正电荷的H核，与带部分负电荷的F原子充分接近，产生了一种静电吸引作用，形成了氢键。 HFFHFHFH固体氟化氢(HF)n中氢键的链状结构：分子中与（氟、氯、氧、氮等）以共价键结合的，和另一个分子中（

9、与X相同的也可以）之间所形成的一种较强的相互作用，在X与Y之间以氢为媒介，生成形的键。氢键的键能在1040KJmol-1之间，比化学键弱很多，但比普通的分子间作用力稍强。X、Y是电负性大、半径小的原子，常见的有F、O、N原子。OHHOHHOHHOHHOHH2 2氢键的表示方法氢键常用XHY表示，X、Y代表F、O、N 等而且的原子。X、Y可以是两种相同的元素也可以是两种不同的元素。如：OHO、FHF、NHO3 3形成氢键的必要的两个（1 1）分子中必须有一个与电负性很强的元素原子形成强极性键的氢原子；（2 2）分子中必须有带孤对电子、电负性大且原子半径小的元素（如N、O、F）除了像水一样形成分子

10、间氢键外，某些物质的分子还可以形成分子内氢键。如HNO3分子，邻硝基苯酚分子。分子内氢键不可能在一条直线上，分子内氢键生成，一般会使熔沸点降低，汽化热、升华热减小，也同时也会影响化合物的溶解度。在苯酚的邻位上有CHO、COOH、OH、NO2等基团时，可形成分子内氢键的合环。NOOOHOOOHN氢键可分为分子间氢键和分子内氢键两种类型。一个分子的XH键与另一个分子中的Y原子形成的氢键称为分子间氢键；一个分子的XH键与同一分子内的Y原子形成的氢键称为分子内氢键。多聚分子中氢键的链状结构的一个例子是固体氟化氢。 在硼酸（H3BO3）晶体中，存在多聚分子中氢键的层状结构。多聚分子中氢键的立体结构的例子

11、是冰。冰中氢键的四面体立体结构HF水溶液中存在的氢键可能有：FHFFHOOHOOHF（二）分子内氢键在某些分子中，存在着分子内氢键。例如：由于受分子结构的限制，形成分子内氢键的三个原子不在同一直线上，键角一般约为 150 。NOOHO图518 原子轨道的近似能量图 根据元素周期表中原子的电子排布特点 ，可以把元素周期表分为五个区，即： s 区 ， p 区 ， d 区 ， ds 区 ， f 区。 元素元素分区分区 含族含族 价层电子构型价层电子构型 s 区区 A 、 A ns1-2 p 区区 A- A ， 0 族族 ns2 np1-6 d 区区 B- ( n -1) d10 ns2 有例外（有例

12、外（ n =4 、 5 、 6 ） ds 区区 B 、 B ( n -1) d10 ns1-2 ( n =4 、 5 、 6) f 区区 镧系和锕系镧系和锕系 （ n -2 ） f1-14 ( n -1) d0-1 ns2 ( n =6、7) 1927年，Heitler和London用量子力学方法处理两个H原子形成H2分子过程，得到H2能量随核间距变化的图象。 横坐标是H原子间的距离，纵坐标是体系的势能E，且以r趋向于无穷大为纵坐标的势能零点。从图中可以看出，rr0时，E值最小，为E-D(D0，-D乙，沸点：甲乙 b.稳定性：甲乙，沸点：甲乙 c.稳定性：甲乙，沸点：甲乙 d.稳定性：甲乙 （

13、4） Q、R、Y三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为 （用元素符号作答） （5）Q的一种氢化物相对分子质量为26，其中分子中的键与键的键数之比为 。 （6）五种元素中，电负性最大与最小的两种非金属元素形成的晶体属于 。答案：（1）1s22s22p63s23p63d9 （2）孤对电子（孤电子对） （3）b （4）Si C SiH4。因为SiH4 的相对分子质量比CH4大，故分子间作用力大，沸点高。（4）C、N和Si中，C、Si位于同一主族，则上面的非金属性强，故第一电离能大，而N由于具有半充满状态，故第一电离能比相邻元素大，所以NCSi。（5）C、H形成的相对分子质量的物质为C2H2，结构式

14、为H-CC-H，单键是键，叁键中有两个是键一个键，所以键与键数之比为3：2。（6）电负性最大的非元素是O，最小的非金属元素是Si，两者构成的SiO2，属于原子晶体。I1、I2变化趋势图电离能变化趋势图电子亲和能变化示意图电负性变化示意图几种特殊粒子的结构特点：（1）离子的电子层排布：主族元素阳离子跟上一周期稀有气体的电子层排布相同；阴离子跟同一周期稀有气体的电子排布相同，如O2-、F-与Ne相同。（2）等电子粒子（注意主要元素在周期表中的相对位置） 10电子粒子：CH4、N3-、NH2-、NH3、NH4+、O2-、OH-、H2O、H3O+、F-、HF、Ne、Na+、Mg2+、Al3+等 18电

15、子粒子：SiH4、P3-、PH3、S2-、HS-、H2S、Cl-、HCl、Ar、K+、Ca2+等（F2、H2O2、C2H6、CH3OH） 核外电子总数及质子总数均相同的阳离子有：Na+、NH4+、H3O+等；阴离子有：F-、OH-、NH2-、HS-、Cl-等。元素周期律：元素的性质随着原子序数的递增呈现周期性变化的规律。其实质是元素原子核外电子排布周期性变化的必然结果。性质同周期（从左右）电子层结构电子层数相同，最外层电子数逐渐增多原子半径逐渐减小得失电子能力失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强主要化合价最高价由17，非金属负价-(8-族序数)最高价氧化物对应水化物的酸碱性酸性逐渐增强，碱性

16、逐渐减弱非金属气态氢化物形成的难易及热稳定性形成条件由难易，稳定性逐渐增强金属性非金属性金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强同周期元素结构性质的递变规律：性质同主族（由上下）电子层结构电子层数递增 最外层电子数相同原子半径逐渐增大得失电子能力失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱主要化合价最高正价族序数（O，F除外）非金属负价-(8-族序数)最高价氧化物对应水化物的酸碱性酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强非金属气态氢化物形成的难易及热稳定性形成由易到难，稳定性逐渐减弱金属性非金属性金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱同主族元素结构性质的递变规律：元素金属性强弱的判断依据元素的金属性：指元素的原子失去电子的能力

17、。单质与水或酸反应置换氢气的难易程度；最高价氧化物对应水化物的碱性强弱；金属活动性顺序表；金属之间的相互置换；金属阳离子氧化性的强弱（根据电化学知识判断）元素非金属性强弱的判断依据元素的非金属性：指元素的原子得到电子的能力。单质与氢气化合的难易程度；生成气态氢化物的稳定性；最高价氧化物对应水化物的酸性强弱；非金属单质之间的相互置换；元素原子对应阴离子的还原性。鲍林近似能级图图4-8 NH3、H2O分子结构示意图中心原子的价层电子对的分布和 ABn 型共价分子或离子的几何构型价层电子对数价层电子对分布成键电子对数孤对电子对数分子类型电子对的分布方式分子的几何构型实例2直线形20AB2直线形HgC

18、l23平面三角形30AB3平面三角形BF321AB2V形PbCl2价层电子对数价层电子对分布成键电子对数孤对电子对数分子类型电子对的分布方式分子的几何构型实例4四面体40AB4正四面体CH431AB3三角锥形NH322AB2V形H2O价层电子对数价层电子对分布成键电子对数孤对电子对数分子类型电子对的分布方式分子的几何构型实例5三角双锥50AB5三角双锥PCl541AB4变形四面体SF432AB3T形ClF323AB2直线形IF2-价层电子对数价层电子对分布成键电子对数孤对电子对数分子类型电子对的分布方式分子的几何构型实例6八面体60AB6正八面体SF651AB5四方锥形IF542AB4平面正方

19、形ICl4-核黄素（维生素B2）分子式：C17H20N4O6分子量：376 性状：黄色或桔黄色结晶性粉末。 规格：符合 BP2003/USP28 。 用途：水溶性维生素，可治疗传染性口角炎，舌炎， 眼炎，结膜炎，皮脂溢出，皮脂溢出性皮炎、阴囊炎等，同时也是一种很好的营养品，在食品及饲料行业中被广泛用作食品添加剂、饲料添加剂。 又叫抗坏血酸（Ascorbic acid），是一个含有6个碳原子的酸性多羟基化合物。由于其分子中第2及第3位碳原子上的两个烯醇式羟基极易游离而释放出H，故具有有机酸的性质。这种特殊的烯醇结构也使它非常容易释放氢原子，并使许多物质还原，因此VC具有还原剂的性质，在有氧化剂存

20、在时，抗坏血酸可脱氢变成脱氢抗坏血酸。此反应是可逆的，因而脱氢抗坏血酸具有和维生素C相同的生理活性。但如果继续被氧化，就生成2，3-二酮古洛糖酸而完全失去生理活性。维生素C为无色无臭的片状结晶体，熔点为190-192，味酸，。VC具有很强的还原性，所以极易被氧化剂及热破坏，在中性或碱性溶液中破坏尤其迅速。光、微量重金属（特别是Fe和Cu）或荧光物质（如核黄素）更能促其氧化。因而饲料原料中的维生素C在储存过程中被大量破坏。又称视黄醇或抗干眼醉，系高度不饱和脂肪醇。维生素A在自然界中主要以脂肪酸醋的形式存在，常见的是维生素A乙酸酯和维生素A棕搁酸酯。维生素A纯品为黄色片状结晶，不纯品一般是无色或淡

21、黄色油状物(加热至60摄氏度应成澄清溶液)。维生素A不溶于水，在乙醇中微溶，易溶于油及其他有机溶剂中。遇光、空气或氧化剂则分解失效，在无氧条件下可耐热至120130摄氏度，但在有氧条件下受热或受紫外线照射时，均可使其破坏失效。天然维生素A只存在动物体中。 缺乏维生素A：夜盲、角膜炎。 富含维生素A的食品：牛奶、鸡蛋、胡萝卜、蔬菜叶、鱼油等。 缺乏维生素E：不育、肌肉营养不良； 富含维生素E的食品：植物油、牛奶、鸡蛋和肉类。缺乏维生素K：血友病； 富含维生素K的食品：鲜蔬菜。 缺乏维生素D：佝偻病、软骨病； 富含维生素D的食品：鱼油等。 缺乏维生素B1：脚气、神经失调； 富含维生素B1的食品：肉

22、类、酵母、带荚的果实、谷类。 缺乏维生素B2：皮肤病、神经失调； 富含维生素B2的食品：肉类、牛奶。 缺乏维生素B5：易怒、痉挛； 富含维生素B5的食品：肝、酵母、谷类。 缺乏维生素B12：恶性贫血； 富含维生素B12的食品：肝、肉类、鸡蛋、牛奶。 缺乏维生素C：坏血病； 富含维生素C的食品：柠檬、水果、青椒、白菜、土豆。 缺乏泛酸：胃肠炎、皮肤病； 富含泛酸的食品：肝、酵母、鸡蛋。 缺乏叶酸：贫血； 富含叶酸的食品：蔬菜叶 如果在空腹时服用维生素，会在人体还来不及吸收利用之前即从粪便中排出。如维生素A等脂溶性维生素，溶于脂肪中才能被胃肠黏膜吸收，应宜饭后吃用，才能够较完全地被人体吸收。维生素

23、是维持机体健康所必需的一类低分子有机化合物。这类物质由于体内不能合成，或者合成量极少，因此，尽管需要量不多，每日仅以毫克或微克计算，却都必须由食物供给，否则就会出现缺乏病。 包括维生素A、D、E、K等，不溶于水，能溶于脂肪及脂肪溶剂（如苯、乙醚、氯仿等）中。在食物中，它们常与脂类共存，在肠道中与脂类的吸收也密切相关。当脂类吸收不良时，脂溶性维生素的吸收也大力减少，甚至引起代谢障碍。吸收后的脂溶性维生素，主要储存于肝脏中。 包括维生素B复合物（维生素B1、B2、PP、B6、泛酸、生物素、叶酸及B12等）和维生素C能溶解于水。水溶性维生素及其代谢产物均自尿中排出，体内不能储存。 结合本章内容，适当

24、回顾电子式知识并拓展？结合本章内容，适当回顾电子式知识并拓展？八电子稳定结构的判断 例题 下列分子中所有原子都满足最外层为8电子结构的是 ABF3 BH2O CSiCl4 DPCl5 解析：根据定义，共价键中的电子被成键的两个原子共有，围绕两个原子核运动。所以，形成共价键的原子的最外层电子数等于它本身最外层电子的个数加上它与其他原子形成共价键的数目。据此，题中各原子的最外层电子个数为：A中B有3+36、F有7+18；B中H有1+12、O有6+28；C中Si有4+48、Cl有7+18；D中P有5+510、Cl有7+18。答案： C 分子中若含有氢元素，则氢原子不能满足最外层八电子稳定结构，但它满

25、足K层为最外层两个电子的稳定结构。同样Be原子最外层只有两个电子，在其化合物中最外层电子数也不可能满足8电子的稳定结构。 分子中若不含有氢元素，可按下述方法进行判断：若某元素的化合价的绝对值与其原子最外层电子数之和等于8，则该元素的原子最外层满足8电子的稳定结构；否则不满足。例如：CO2分子中，碳元素的化合价为+4价，碳原子最外层电子数为4，二者之和为8，则碳原子满足最外层8电子稳定结构；氧元素化合价为2（其绝对值为2），氧原子最外层电子数为6，二者之和为8，则氧原子也满足最外层8电子的稳定结构。如NO2分子中，氮元素的化合价为+4价，氮原子最外层的电子数为5，二者之和为9，故氮原子不满足最外

26、层8电子的稳定结构。再如BF3分子中，硼元素的化合价为+3，硼原子最外层的电子数为3，二者之和为6，故硼原子不满足最外层8电子的稳定结构。若为同种元素组成的双原子分子，则看该元素原子的最外层电子数目与其在分子中形成的共价键的数目之和是否为8，若为8，则其最外层满足8电子结构，反之不满足。如常见的X2(卤素单质)、O2、N2等双原子单质分子中原子最外层为8电子稳定结构。 练习1下列分子中，所有原子的最外层均为8电子结构的是 ABeCl2 BH2S CNCl3 DSF4 答案： C 练习2下列分子中，所有原子都满足最外层均为8电子结构且为非极性分子的是： APCl5 BSiH4 CNF3 DCO2 解析：本题有两个要求，解题时要考虑周全， PCl5、SiH4虽然是非极性分子，但P原子与H原子最外层不是8电子；NF3分子中所有原子最外层均为8电子稳定结构，但它是极性分子；只有CO2同时满足题中两个要求。 答案：D请注意，CO2属于不能用电子式解释的化合物（存在大键），