第四节分子间作用力

1、讨论： 1、下列物质融化时克服的作用力是什么？ NaOH Cu SiO2 MgCl2 2、水通电分解、水的三态变化破坏的 作用力 是什么？离子键金属键 共价键分子间作用力共价键分子间作用力分子间作用力范德华力范德华力氢键氢键离子键 阅读思考讨论：6768页 1、任何物质中都存在范德华力吗？ 2、任何状态下分子间都存在范德华力吗？ 3、 4、范德华力主要影响物质的那些性质？ 5、如何比较范德华力的大小？范德华力是化学键吗？与化学健有何区别？第四节、分子间作用力与物质的性质第四节、分子间作用力与物质的性质分子范德华力kjmol-1键能kjmol-1HCl21.14432HBr23.11366HI2

2、6.0298物质相对分子质量熔点沸点F238-219.6-188.1Cl271-101-34.6Br2160-7.258.8I2254113.5184.4 1、范德华力是存在于分子之间的一种相互作用。、范德华力是存在于分子之间的一种相互作用。 2、由分子构成的物质：、由分子构成的物质： 固态和液态时分子间存在范德华力，气态时可能存固态和液态时分子间存在范德华力，气态时可能存 在范德华力（分子间力作用范围在范德华力（分子间力作用范围 0.30.5nm） 3、范德华力与化学键的区别：、范德华力与化学键的区别： 范德华力存在与分子之间，化学键存在与原子之间范德华力存在与分子之间，化学键存在与原子之间

3、 范德华力的作用比化学键的键能小得多。范德华力的作用比化学键的键能小得多。 范德华力：范德华力：220 kjmol-1 化学键键能一般：化学键键能一般： 100600 kjmol-1 一、范德华力与物质的性质一、范德华力与物质的性质4、范德华力主要影响物质的熔点、沸点、溶解性等物性、范德华力主要影响物质的熔点、沸点、溶解性等物性5、组成和结构相似的物质，随着相对分子质量增加，、组成和结构相似的物质，随着相对分子质量增加， 范德华力逐渐增强范德华力逐渐增强，溶、沸点逐渐升高。溶、沸点逐渐升高。练习 1、F2 Cl2 Br2 I2溶、沸点为什么逐渐升高？ 而Li Na K Rb Cs溶、沸点为什么

4、逐渐降低？ 2、烷烃、烯烃等同系列的物质溶沸点有何变化规律，为什么？质疑拓展质疑拓展范德华力是如何产生的？其实质是什么？范德华力是如何产生的？其实质是什么？有何特征？有何特征？1）. 取向力取向力发生在极性分子之间。 2）.诱导力存在于极性分子与非极性分子之间，也存在于极性分子之间。 3）.色散力存在于非极性分子之间，也存在于极性分子之间，范德华力的主要成分。分子量越大，色散力越大 范德华力的成因：色散力、诱导力、取向力范德华力的成因：色散力、诱导力、取向力范德华力的本质范德华力的本质弱的静电引力弱的静电引力范德华力的范德华力的特征特征：无方向性和饱和性无方向性和饱和性小结：范德华力与物质性质

5、范德华力与物质性质1、范德华力范德华力是存在于分子之间的一种比化是存在于分子之间的一种比化学键弱的相互作用学键弱的相互作用2、范德华力与物质性质的关系1）.范德华力越大，物质的熔、沸点越高。组成和结构相似的物质（如同系列物质）的熔、沸点一般随着分子量的增大而升高；当相对分子质量相同或相近时，极性分子化合物的熔、沸点比非极性分子高。例：CO 沸点 192 ； N2 沸点 1962）范德华力越小，分子晶体硬度越小。3）范德华力对物质的溶解度有影响 练习-提升 1、指出下列物质中存在那些微粒间的的相互作指出下列物质中存在那些微粒间的的相互作用？熔化时破坏的什么作用力？为什么？用？熔化时破坏的什么作用

6、力？为什么？ （1）硫酸钾）硫酸钾 （2）二氧化硅）二氧化硅 （4）干冰）干冰 （5）金属钠）金属钠 （6）MgCl2 2、物质的溶沸点高低有那些作用力决定？、物质的溶沸点高低有那些作用力决定？离子键、共价键离子键共价键共价键共价键、范德华力范德华力金属键金属键离子化合物离子键离子化合物离子键金属单质金属键金属单质金属键由分子构成的物质分子间作用力由分子构成的物质分子间作用力由原子直接构成的物质共价键由原子直接构成的物质共价键离子键离子键联想质疑 1、据范德华力判断下列各组物质的溶 沸点高低 (1) CH4 SiH4 GeH4 (2)H2 O2 Cl2 (3)HF HCl HBr HI (4)

7、 H2O H2S H2Se H2Te 2、水的反常性质： 水的溶沸点反常升高，水结冰体积变大， 为什么？阅读思考 1、什么是氢键？水中的氢键如何形成？、什么是氢键？水中的氢键如何形成？ 氢键如何表示？氢键如何表示？ 氢键的键长和键能的含义？氢键的键长和键能的含义？ 氢键有方向性和饱和性吗？氢键有方向性和饱和性吗？ 2、氢键形成的条件？那些元素原子易形、氢键形成的条件？那些元素原子易形 成氢键？那些物质能形成氢键？成氢键？那些物质能形成氢键？4、氢键是化学键吗？氢键与化学键有何氢键是化学键吗？氢键与化学键有何 区别区别3、氢键对物质的性质有何影响？、氢键对物质的性质有何影响？ 氢键的形成氢键的形

8、成 H2O O的电负性的电负性 = 3.5 H的电负性的电负性 = 2.1 二二. 氢键氢键 与物质的性质与物质的性质1、氢键与电负性大的原子（用、氢键与电负性大的原子（用X代表）以共价键结代表）以共价键结合的氢原子，与另一个电负性大的原子合的氢原子，与另一个电负性大的原子Y通过静电作通过静电作用和一定程度的轨道重叠形成的一种作用力称为氢键。用和一定程度的轨道重叠形成的一种作用力称为氢键。可用可用XHY表示（表示（ X、 Y可以相同）可以相同） 。2、氢键具有方向性和饱和性（、氢键具有方向性和饱和性（对大多数而言对大多数而言）氢键的方向性：指氢键的方向性：指Y原子与原子与XH形成氢键时，将尽可

9、形成氢键时，将尽可能使氢键与能使氢键与XH键轴在同一方向，即键轴在同一方向，即XHY三个三个原子在同一直线上原子在同一直线上。这样，。这样，X与与Y之间距离最远，两原之间距离最远，两原子电子云之间排斥力最小，所形成的氢键最强，体系子电子云之间排斥力最小，所形成的氢键最强，体系更稳定。更稳定。氢键的饱和性：指每一个氢键的饱和性：指每一个XH只能与一个只能与一个Y原子形成原子形成氢键。氢键。 3、氢键形成的条件、氢键形成的条件 要有一个与电负性很大的元素要有一个与电负性很大的元素X以共价键结合的氢以共价键结合的氢原子；原子； 还要有一个电负性很大且含有孤电子对的原子还要有一个电负性很大且含有孤电子

10、对的原子Y； X与与Y的原子半径要小，这样的原子半径要小，这样X原子的电子云才不会原子的电子云才不会把把Y原子排斥开。原子排斥开。 X与与Y主要是：主要是：N O F 易形成氢键的物质：易形成氢键的物质：NH3 H2O HF 及衍生物醇、及衍生物醇、羧酸、氨基酸、无机酸羧酸、氨基酸、无机酸. 4、氢键的特点、氢键的特点 氢键比化学键弱但是比范德华力强；氢键比化学键弱但是比范德华力强； 氢键的强弱与氢键的强弱与X、Y原子的电负性和半径有关。原子的电负性和半径有关。X、Y原子的电负性大，半径小则形成的氢键越强。原子的电负性大，半径小则形成的氢键越强。 氢键强弱次序为：氢键强弱次序为：FHFOHOO

11、HNNHNOHClOHS5、氢键对物质性质的影响、氢键对物质性质的影响对物质熔、沸点的影响：当对物质熔、沸点的影响：当分子间存在氢键分子间存在氢键时，时，分子间的结合力增大，熔、沸点升高；分子间的结合力增大，熔、沸点升高；对物质溶解度的影响：在极性溶剂中，若溶质能对物质溶解度的影响：在极性溶剂中，若溶质能与溶剂形成氢键，则溶解度增大，如与溶剂形成氢键，则溶解度增大，如NH3极易溶于水极易溶于水，乙醇与水能以任意比例混，乙醇与水能以任意比例混释疑：1、HF HCl HBr HI 熔点比较熔点比较 2、比较乙醇与甲醚的沸点？、比较乙醇与甲醚的沸点？ 3、H2O，NH3 在同族氢化物中在同族氢化物中

12、沸点沸点最高？最高？ 4、水为什么有独特的物理性质？、水为什么有独特的物理性质？6、氢键的种类、氢键的种类分子间氢键：由两个或两个以上分子形成的氢键。分子间氢键：由两个或两个以上分子形成的氢键。如：如：HF H2O HCOOHH2O 分子间，分子间，HF 分子间氢键很强，以致于分子发生分子间氢键很强，以致于分子发生缔合。缔合。经常经常以以 ( H2O ) 2 ，( H2O ) 3 和和 ( HF ) 2 ，( HF ) 3 形式存在。形式存在。分子内氢键：同一分子内原子团之间形分子内氢键：同一分子内原子团之间形成的氢键，多见于有机化合物。（如苯酚邻成的氢键，多见于有机化合物。（如苯酚邻位上有位

13、上有CHO COOH OH NO2时）时） 邻硝基苯邻硝基苯酚酚 、 邻苯二酚邻苯二酚当分子内形成氢键时常使其熔沸点低于同当分子内形成氢键时常使其熔沸点低于同类化合物类化合物。分子内氢键不在一条直线上分子内氢键不在一条直线上HNOOO 形成分子内氢键时，势必削弱分子间氢键的形成。形成分子内氢键时，势必削弱分子间氢键的形成。OHNO2分子间氢键分子间氢键 m.p. 113 114 有分子内氢键有分子内氢键 m. p. 44 45 二、氢键二、氢键与电负性大的原子（用X代表）以共价键结合的氢原子，还可与另一个电负性大的原子Y相结合，形成的一种弱键称为氢键。可用XHY表示。1、产生的条件要有一个与电

14、负性很大的元素X以共价键结合的氢原子；还要有一个电负性很大且含有孤电子对的原子Y；X与Y的原子半径要小，这样X原子的电子云才不会把Y原子排斥开。2、氢键的特点氢键比化学键弱但是比分子间作用力强；氢键的强弱与X、Y原子的电负性和半径有关。X、Y原子的电负性大，半径小则形成的氢键越强。氢键强弱次序为：FHFOHOOHNNHNOHClOHS氢键具有方向性和饱和性（对大多数而言）氢键的方向性：指Y原子与XH形成氢键时，将尽可能使氢键与XH键轴在同一方向，即XHY三个原子在同一直线上。这样，X与Y之间距离最远，两原子电子云之间排斥力最小，所形成的氢键最强，体系更稳定。氢键的饱和性：指每一个XH只能与一个

15、Y原子形成氢键。氢键的本质：是一种较强的具有方向性的静电引力。 三三 氢氢 键键 1 氢键的概念氢键的概念 以以 HF 为例，为例，F 的电负性相当大的电负性相当大， r 相当相当小，电子对偏向小，电子对偏向 F，而而 H 几乎成了质子。这种几乎成了质子。这种 H 与其它分子中电负性相当大、与其它分子中电负性相当大、r 小的原子相互接近时，产生一种特殊的分子间力小的原子相互接近时，产生一种特殊的分子间力 氢键氢键 。 表表示为示为 如如 F H F H 氢键的形成有两个两个条件：氢键的形成有两个两个条件： 1 与电负性大且与电负性大且 r 小的原子小的原子 ( F，O， N ) 相连的相连的

16、H ； 2 在附近有电负性大，在附近有电负性大，r 小的原子小的原子 ( F，O，N ) 。 又如水分子之间的氢键又如水分子之间的氢键 由于由于 H 的两侧电负性极大的原子的负电排斥，使两个原子在的两侧电负性极大的原子的负电排斥，使两个原子在 H 两侧呈直线排列。除非其它外力有较大影响时，才改变方向。两侧呈直线排列。除非其它外力有较大影响时，才改变方向。 2氢键的强度氢键的强度 氢键的强度氢键的强度介于化学键和分子间作用力之间，其大小和介于化学键和分子间作用力之间，其大小和 H 两侧的原子的两侧的原子的电负性有关，见下列氢键的键能数据。电负性有关，见下列氢键的键能数据。 F H F O H O

17、 N H N E / kJ mol1 28.0 18.8 5.4 3分子内氢键分子内氢键 上面谈的氢键均在分子间形成，若上面谈的氢键均在分子间形成，若 H 两侧的电负性大的原两侧的电负性大的原子属于同一分子，则为分子内氢键。子属于同一分子，则为分子内氢键。 2 氢键的特点氢键的特点 1饱和性和方向性饱和性和方向性 由于由于 H 的体积小，的体积小，1 个个 H 只能形成一个氢键只能形成一个氢键 。HONOO邻硝基苯酚邻硝基苯酚 3 氢键对于化合物性质的影响氢键对于化合物性质的影响 分子间存在氢键时，大大地影响了分子间的结合力，故物质分子间存在氢键时，大大地影响了分子间的结合力，故物质的熔点、沸

18、点将升高。的熔点、沸点将升高。 HF HCl HBr HI半径依次增大，色散力增加，半径依次增大，色散力增加，b. p. 依次增高，依次增高， HCl HBr HI 但由于但由于 HF 分子间有氢键，故分子间有氢键，故 HF 的的 b. p. 在这个序列中最高，在这个序列中最高，破坏了从左到右破坏了从左到右 b. p. 升高的规律。升高的规律。 H2O，NH3 由于分子间氢键由于分子间氢键的存在，在同族氢化物中的存在，在同族氢化物中 b. p. 亦是最高。亦是最高。HNOOO如如 HNO3 CH3CH2OHH3COCH3 存在分子间氢键，而分子量存在分子间氢键，而分子量相同的相同的 无分子间氢键无分子间氢键 ，故前者的，故前者的 b. p. 高高 。 典型的例子是对硝基苯酚和邻硝基苯酚典型的例子是对硝基苯酚和邻硝基苯酚 ： 可以形成分子内氢键时，势必削弱分子间氢键的形成。故有可以形成分子内氢键时，势必削弱分子间氢键的形成。故有分子内氢键的