范德华力与氢键、溶解性【上课用】

1、共价键共价键极性键极性键非极性键非极性键空间不对称空间不对称极性分子极性分子双原子分子：双原子分子：HCl、NO、IBrV型分子：型分子：H2O、H2S、SO2三角锥形分子：三角锥形分子：NH3、PH3非正四面体：非正四面体：CHCl3非极性分子非极性分子单质分子：单质分子：Cl2、N2、P4、O2直线形分子：直线形分子：CO2、CS2、C2H2正四面体：正四面体：CH4、CCl4、CF4空间对称空间对称复习回顾复习回顾因为存在一种把分子聚集在一起的作用力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而我们把这种作用力称为分子间作用力分子间作用力。通常包括范德华力和氢键。通常包括范

2、德华力和氢键。二、范德华力及其对物质性质的影响二、范德华力及其对物质性质的影响1、范德华力：很弱、范德华力：很弱，比化学键小，比化学键小12个个数量级。数量级。不属于化学键不属于化学键2 2、影响范德华力大小的因素、影响范德华力大小的因素大大（1）结构）结构 的分子，相对分子质量越的分子，相对分子质量越 ，范德范德华力华力越越 ，熔、沸越，熔、沸越 。相似相似大大高高（2）相对分子质量）相对分子质量 或或 时，分子的极性时，分子的极性越越 ，范德华力范德华力越越 ，熔、沸越，熔、沸越 。 相同相同相近相近大大大大请分析下表中数据请分析下表中数据高高 范德华力影响物质的范德华力影响物质的物理性质

3、物理性质（熔、沸点等）（熔、沸点等） 3 3、范德华力对物质性质的影响、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壁虎为什么能在天花板土爬行自如?这曾是一个困扰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尺寸的毛。壁虎的足有多大吸力?实验证明，如果在一实验证明，如果在一个分币的面积土布满个分币的面积土布满100万条壁虎足的细毛，可以吊起万条壁虎

4、足的细毛，可以吊起20kg重的物体。近年来，有人用计算机模拟，重的物体。近年来，有人用计算机模拟，证明壁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，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？却掉不下来，为什么？将干冰气化，破坏了将干冰气化，破坏了CO2分子晶体的分子晶体的将将CO2气体溶于水，破坏了气体溶于水，破坏了CO2分子的分子的分子间分子间作用力作用力共价键共价键思考：思考：练习：练习：下列变化过程只是克服了范德华力下列变化过程

5、只是克服了范德华力的是（的是（ ）A A、食盐的熔化、食盐的熔化 B B、水的分解、水的分解 C C、碘单质的升华、碘单质的升华 D D、金属钠的熔化、金属钠的熔化C课堂练习课堂练习离子键、共价键、金属键、分子间作用力都离子键、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，只存在一是微粒间的作用力。下列物质中，只存在一种作用力的是种作用力的是 （ ） A.干冰干冰 B.NaCl C.NaOH D.I2 E.H2SO4B-150-125-100-75-50-2502550751002345CH4SiH4GeH4SnH4NH3PH3AsH3SbH3HFHClHBrHIH2OH2SH2

6、SeH2Te沸点沸点/周期周期你从图中能得到什么信息？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？如何用分子间作用力解释图中曲线的形状？. .定义：当定义：当氢原子氢原子与与电负性大电负性大的的X X原子以共价键结合时，它们之间的原子以共价键结合时，它们之间的共用电子对强烈地偏向共用电子对强烈地偏向X X，使，使H H几乎几乎成为成为“裸露裸露”的质子，这样相对的质子，这样相对显显正电性的正电性的H H与另一个电负性很大的原与另一个电负性很大的原子子 (X (X或或Y)Y)中的孤对电子相互吸引和中的孤对电子相互吸引和发生一定程度的轨道重叠作用发生一定程度的轨道重叠作用，这，这

7、种分子间的作用力称氢键。种分子间的作用力称氢键。 四、氢键及其对物质性质的影响四、氢键及其对物质性质的影响. .表示表示：氢键可以用：氢键可以用X XH HY Y表示。表示。X X和和Y Y可以是同种原子，也可以是不同种原子，可以是同种原子，也可以是不同种原子，但都是但都是电负性较大、半径极小的非金属原电负性较大、半径极小的非金属原子（一般就是、子（一般就是、）。表示式中的）。表示式中的实线表示共价键，虚线表示氢键。实线表示共价键，虚线表示氢键。 思考：思考：NHNH3 3为什么极易溶于水？为什么极易溶于水？NH3溶于水是形成溶于水是形成N- H还是形成还是形成O-HN?NHNH3 3溶于水形

8、成氢溶于水形成氢键示意图如右键示意图如右, ,正正是这样，是这样，NHNH3 3溶于溶于水溶液呈碱性水溶液呈碱性溶质与溶剂分子之间的氢键作用，使溶质溶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。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氢键的键能一般小于40k40kJ J/mol/mol，强强度介于化学键和范德华力之间度介于化学键和范德华力之间因此氢因此氢键键不属于化学键不属于化学键，而，而属于分子间作用力属于分子间作用力的范畴。的范畴。邻羟基苯甲醛邻羟基苯甲醛(熔点熔点:-7)对羟基苯甲醛对羟基苯甲醛(熔点熔点:115-117). .氢键

9、的氢键的存在存在(1)(1)分子间氢键分子间氢键(2)(2)分子内氢键分子内氢键分子分子间间氢键使物质熔点氢键使物质熔点升高升高分子分子内内氢键使物质熔点氢键使物质熔点降低降低（1）分子间氢键）分子间氢键 氢键普遍存在于已经与氢键普遍存在于已经与N、O、F形成共价形成共价键的氢原子与另外的键的氢原子与另外的N、O、F原子之间。原子之间。如：HF、H2O、NH3 相互之间相互之间C2H5OH、CH3COOH、H2O相互之间相互之间 （2）分子内氢键）分子内氢键 某些物质在分子内也可形成氢键，例如某些物质在分子内也可形成氢键，例如HNO3、或或当苯酚在当苯酚在邻位邻位上有上有CHO、COOH、OH

10、和和NO2时，可形成分子内的氢键，组成时，可形成分子内的氢键，组成“螯合环螯合环”的特殊结构的特殊结构.5.5.氢键的氢键的饱和性饱和性和和方向性方向性饱和性：饱和性：在在“XHXHY Y”所表示的氢键中，一个所表示的氢键中，一个氢原子只能与一个氢原子只能与一个Y Y原子原子结合结合方向性：方向性：Y Y原子与原子与X-HX-H形成氢键时，氢原子尽形成氢键时，氢原子尽量与量与Y Y原子的孤对电子方原子的孤对电子方向一致，即以向一致，即以H H原子为中原子为中心三个原子尽可能在一心三个原子尽可能在一条直线上。这样可使条直线上。这样可使X X与与Y Y的距离最远，斥力最小，的距离最远，斥力最小，形

11、成的氢键强。形成的氢键强。讨论讨论:我们在学习化学的过程中还有什么地方能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？用氢键的知识来解释的？(1)水的特殊物理性质水的特殊物理性质(2)蛋白质结构中存在氢键蛋白质结构中存在氢键(3)核酸核酸DNA中也存在氢键中也存在氢键(4)甲醇易溶于水甲醇易溶于水(5)乙醇与水互溶乙醇与水互溶水的物理性质水的物理性质:讨论水的讨论水的特殊性特殊性：(1)水的熔沸点比较高？水的熔沸点比较高？(2)为什么水结冰后体积膨胀？为什么水结冰后体积膨胀？(3)为什么水在为什么水在4时密度最大？时密度最大？(4)水的分解温度远高于其沸点的原因是？水的分解温度远高

12、于其沸点的原因是？液态水中的氢键液态水中的氢键在水蒸气中水以单个的在水蒸气中水以单个的H20分子形式存在；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在液态水中，经常是几个水分子通过氢键结合起来，形成（起来，形成（H20）n(如上图）；在固态水如上图）；在固态水（冰）中，水分子大范围地以氢键互相联结，（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，因此冰能浮在隙，造成体积膨胀，密度减小，因此冰能浮在水面上水面上 随温度升高，同时发生两种相反的过程：一随温度升高，同时发生两种相反的过程：

13、一是冰晶结构小集体受热不断崩溃，缔合分子减少；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另一是水分子间距因热运动不断增大0 044间，间，前者占主导优势，前者占主导优势， 4以上，后者占主导优势，以上，后者占主导优势， 4时，两者互不相让，导致水的密度最大时，两者互不相让，导致水的密度最大相似相溶相似相溶水和水和甲醇的相互溶解甲醇的相互溶解（深蓝色虚线为氢（深蓝色虚线为氢键）键）DNA的双螺旋结构的双螺旋结构(碱基配对碱基配对)第三节第三节 分子的性质分子的性质6.6.氢键对物质性质的影响氢键对物质性质的影响氢键的存在使物质的氢键的存在使物质的熔沸点熔沸点相对

14、相对较高较高氢键的存在使物质的氢键的存在使物质的溶解度增大溶解度增大注意：分子注意：分子间间氢键使物质熔点氢键使物质熔点升高升高 分子分子内内氢键使物质熔点氢键使物质熔点降低降低极性溶剂里，极性溶剂里，溶质分子与溶剂分子间的氢键溶质分子与溶剂分子间的氢键使溶质溶解度增大使溶质溶解度增大， 如：如：HFHF和和NHNH3 3在水中在水中的溶解度比较大，就是这个缘故。的溶解度比较大，就是这个缘故。(3)(3)液体分子间若形成氢键，有可能发生缔合液体分子间若形成氢键，有可能发生缔合现象，分子缔合的结果会现象，分子缔合的结果会影响液体的密度影响液体的密度。返回1 1范德华力、氢键和共价键的比较范德华力

15、、氢键和共价键的比较范德华力范德华力氢键氢键共价键共价键概念概念物质分子之间普物质分子之间普遍存在的一种相遍存在的一种相互作用的力，又互作用的力，又称分子间作用力称分子间作用力由已经与电负性很强的由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负子与另一个分子中电负性很强的原子之间的作性很强的原子之间的作用力用力原子间通过原子间通过共用电子对共用电子对所形成的相所形成的相互作用互作用作用作用粒子粒子分子或原子分子或原子(稀稀有气体有气体)氢原子，氟、氮、氧原氢原子，氟、氮、氧原子子(分子内、分子间分子内、分子间)原子原子返回范德华力范德华力氢键氢键共价键共价键特征

16、特征无方向性、无饱和性无方向性、无饱和性有方向性、有有方向性、有饱和性饱和性有方向性、有有方向性、有饱和性饱和性强度强度比较比较共价键氢键范德华力共价键氢键范德华力影响影响强度强度的因的因素素随着分子极性和相对随着分子极性和相对分子质量的增大而增分子质量的增大而增大大对于对于AHB，A、B的电负性越的电负性越大，大，B原子的半径原子的半径越小，氢键键能越小，氢键键能越大越大成键原子半成键原子半径越小，键径越小，键长越短，键长越短，键能越大，共能越大，共价键越稳定价键越稳定返回范德华力范德华力氢键氢键共价键共价键对物对物质性质性质的质的影响影响影响物质的影响物质的熔沸点熔沸点、溶解度溶解度等物理

17、性质等物理性质组成和结构相似的物组成和结构相似的物质，随相对分子质量质，随相对分子质量的增大，物质的熔沸的增大，物质的熔沸点升高，如点升高，如F2Cl2Br2I2，CF4CCl4CBr4分子间氢键的存分子间氢键的存在，使物质的熔在，使物质的熔沸点沸点升高，在水升高，在水中的中的溶解度溶解度增大，增大，如熔沸点：如熔沸点：H2OH2S，HFHCl，NH3PH3影响分子影响分子的的稳定性稳定性共价键键能共价键键能越大，分子越大，分子稳定性越强稳定性越强第三节第三节 分子的性质分子的性质四、溶解性四、溶解性1 1、内因：、内因：2 2、外因：、外因：固体：温度；固体：温度；气体：温度和压强。气体：温

18、度和压强。相似相溶原理相似相溶原理注：注：“相似相溶相似相溶”还适用于还适用于分子结构的相似性。分子结构的相似性。 “相似相溶相似相溶”的规律：的规律：非极性溶质一般能溶于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。非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂。如：如：CH3OH、C2H5OH分子中都含分子中都含-OH，且，且-OH所占所占“份额份额”较大，所以较大，所以2种醇均可与水互溶。种醇均可与水互溶。第三节第三节 分子的性质分子的性质3 3、其他因素：、其他因素：（1 1）如果）如果溶质与溶剂之间能形成氢键溶质与溶剂之间能形成氢键，则，则溶解度增大，且氢键越强，溶解性越好。溶

19、解度增大，且氢键越强，溶解性越好。 如：如：HFHF、NHNH3 3（2 2）溶质与水发生反应溶质与水发生反应时可增大其溶解度。时可增大其溶解度。 如：如：ClCl2 2、COCO2 2、SOSO2 2、NHNH3 3第三节第三节 分子的性质分子的性质低级醇中的低级醇中的-OH与水分子的与水分子的-OH相近，因而能相近，因而能与水互溶。与水互溶。而高级醇的烃基较大，使其中的而高级醇的烃基较大，使其中的-OH与水分子与水分子的的-OH相似因素少多了，因它们在水中的溶解相似因素少多了，因它们在水中的溶解度明显减小度明显减小。 思考：为什么低级醇易溶于水，而高级醇在思考：为什么低级醇易溶于水，而高级

20、醇在水中的溶解度却很小？水中的溶解度却很小？思考与交流练习：（练习：（04广东）下列关于氢键的说法广东）下列关于氢键的说法中正确的是中正确的是( )A、每个水分子内含有两个氢键、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、在所有的水蒸气、水、冰中都含有氢键氢键C、分子间能形成氢键，使物质的熔沸、分子间能形成氢键，使物质的熔沸点升高点升高D、HFHF稳定性很强，是因为其分子间能稳定性很强，是因为其分子间能形成氢键形成氢键 练习：下列事实与氢键有关的是练习：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、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、水结成冰体积膨胀，密度变小C、CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点随相对分熔点随相对分子质量增大而升高子质量增大而升高D、HFHF、HClHCl、HBrHBr、HIHI的热稳定性依次减弱的热稳定性依次减弱D.-OHD.-OH上氢原子的活泼性：上氢原子的活泼性：H-O-HCH-O-HC2 2H H5 5-O-H-O-H练习：下列事实与氢键无关的是练习：下列事实与氢键无关的是( )( )A A、液态氟化氢中有三聚氟化氢（、液态氟化氢中有三聚氟化氢（HFHF）3 3的存在的存在B B、冰的密度比