知识讲解-分子间作用力与物质性质

分子间作用力与物质性质(基础)编稿：房鑫审稿：张灿丽【学习目标】1、 理解范德华力、氢键的概念及其对物质性质的影响。2、 从分子结构的角度，认识“相似相溶”规律。【要点梳理】要点一、范德华力1.范德华力的概念范德华力是 之间普遍存在的一种相互作用力，它使得许多物质以一定的凝聚态(固态或液态)存在。范德华力的作用通常比化学键的键能 ，一般只有2〜20kJ・mol「。范德华力的实质也是 作用，它没有和方向性。要点诠释：影响范德华力的主要因素影响范德华力的主要因素有分子的大小、分子的空间构型以及分子中电荷分布是否均匀等。对组成和结构相似的分子，其范德华力一般随着相对分子质量的增大而增大。2.范德华力对物质性质的影响范德华力主要影响物质的、等物理性质。范德华力越强，物质的熔点、沸点。一般来说，组成和结构相似的物质随着 的增加，范德华力逐渐增强。卤素单质F2、Cl2、Br2、I2的熔点和沸点依次，是因为它们的逐渐增强。在常温常压下，氟单质和氯单质，漠单质为，碘单质为。要点诠释：范德华力对物质熔沸点的影响范德华力大，常温常压下物质以固体形态存在；范德华力小，常温常压下物质就以气体形态存在。随着范德华力的增强，物质的熔、沸点逐渐升高。一般来说，组成和结构相似的物质，范德华力的大小可以根据相对分子质量的大小进行比较，随着相对分子质量的增大，范德华力增强，熔、沸点升高。女［HCl、HBr、HI的沸点关系为HClVHBrVHI。克服范德华力所需的能量不足以破坏 。例如，干冰的状态发生改变时，仅仅是二氧化碳分子之间的 改变了，其内部的依然不变。答案：(1)分子(2)小得多(3)电性饱和性(1)熔点沸点越高相对分子质量升高范德华力气体液体固体化学键范德华力化学键要点二、氢键与物质性质氢键一个分子中原子核“裸露”的氢原子与另一个分子中带部分负电荷的氧(或氮或氟)原子充分接近，并产生静电相互作用和一定程度的轨道重叠作用，这种作用就是。通常用X—H・・・Y表示。氢键的键长是指间的距离，氢键的键能是指X—H・・・Y分解为和所需要的能量。要点诠释：影响氢键的强弱因素：氢键的强弱与X和Y的电负性大小有关，电负性越大，氢键越强。氢键的强弱还和Y的半径大小有关，Y的半径越小，越能接近H-X键，形成的氢键也越强。氢键的形成条件在用X—H・・・Y表示的氢键中，氢原子两边的X原子和Y原子所属元素具有很强的、很小的是氢键形成的主要条件。由于X原子和Y原子具有强烈吸引电子的作用，氢键才能存在。这类原子应该是位于元素周期表的右上角元素的原子，主要是 原子、原子和原子。3.氢键对物质性质的影响氢键不属于，作用比的键能小得多，但比的作用大一些，氢键的形成赋予物质一些特殊的性质，主要表现为物质的熔、沸,。另外，氢键对物质白、等过程也能产生影响。氢键既可以存在于，也可以存在于的原子团之间，分子内形成氢键其熔、沸点较分子间形成氢键的组成相似的物质要 。要点诠释：氢键属于特殊的分子间作用力，不属于化学键，比化学键弱得多，但比一般的分子间作用力强；分子间形成氢键，使该物质的熔、沸点升高。如H2O、HF是同族气态氢化物中沸点最高的。氢键只存在于F、O、N三种元素与H元素间。答案：氢键 X和YX—HY电负性原子半径氮氧氟(1)化学键化学键范德华力升高电离溶解(2)分子之间分子内部低要点三、化学键、分子间作用力、氢键的比较化学键分子间作用力氢键概念相邻的两个或多个原子间强烈的相互作用物质分子间存在微弱的相互作用某些具有强极性键的氢化物分子间的相互作用(静电作用)作用力范围分子内或晶体内分子间分子间(HF、H2O、NH3)作用力强弱较强很弱较化学键弱得多，较分子间作用力稍强性质影响主要影响物质的化学性质主要影响物质的物理性质，如熔、沸点主要影响物质的熔点、沸点、密度对物质性质的影响①离子键：离子键越强，离子化合物的熔、沸点越高；②共价键：共价键越强，单质或化合物的稳定性越大①影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质；②组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增大，物质的熔、沸点逐渐升高，如F2<Cl2<Br2<I2分子间氢键的存在使物质的熔、沸点升高，在水溶液中溶解度增大，如熔、沸点：H2O>H2S，HF>HCl，nh3>ph3要点诠释：含范德华力或氢键的物质熔沸点大小比较规律组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，熔沸点越高。例如：熔沸点：O2>N2,HI>HBr>HCl,CS2>CO2,CCl.>CH.o说明：有机物中，同系物之间遵循这个规律。组成和结构不相似的物质，分子极性越大，熔沸点越高。例如：CO与N2，前者为极性分子后者为非极性分子，所以熔沸点：CO>N2在同分异构体中，一般地说，支链越多，熔沸点越低。例如：沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷芳香族化合物中，其熔沸点高低顺序是邻>间>对位化合物。例如：沸点：邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯由于氢键的作用，使HF、H2O、NH3的熔点沸点比同族元素形成的相似化合物的熔点、沸点高出许多。【典型例题】类型一、范德华力例1、(2015贵阳检测)金属键、共价键、离子键和范德华力是构成物质时粒子间的不同作用力。下列物质中，只含有上述一种作用力的是( )。干冰B.氯化钠 C.氢氧化钠 D.碘【思路点拨】本题考查分子间作用力，明确范德华力和分子间氢键均属于分子间作用力，注意其相同点和不同点。【答案】B【解析】干冰和碘均由分子构成，分子内部存在共价键(C=O键和I-I键)，分子之间则存在范德华力。氢氧化钠由Na+和OH-构成，阴、阳离子之间的作用为离子键，OH-则是由O和H原子通过共价键结合形成的。氯化钠由Na+和Cl-构成，只存在离子键。【总结升华】分子间普遍存在范德华力；分子中的氢原子与电负性很大、半径很小的原子如F，O,N等以共价键形成强极性键为氢键。氢键的作用力比范德华力更强。举一反三：【变式1】下列有关范德华力的说法中，错误的是( )范德华力是分子之间普遍存在的一种相互作用力范德华力不属于化学键范德华力的实质是电性作用范德华力有饱和性和方向性【答案】D【解析】范德华力是分子之间普遍存在的一种相互作用力，但比化学键的键能小得多，不属于化学键，范德华力的实质也是电性作用，它没有饱和性和方向性。D不正确。【变式2】（2014镇江检测）有下列两组命题:A组B组I.键能H—I>H—C1a.HI比HCl稳定II.键能H—KH—Clb.HCl比HI稳定m.HI分子间范德华力大于HCl分子间范德华力c.HI沸点比HCl高W.HI分子间范德华力小于HCl分子间范德华力d.HI沸点比HCl低B组命题正确且能用A组命题给以正确解释的是（ ）。①Ia ②IIb ③mc④Wd①③ B.②③C.①④D.②④【答案】B【解析】键能的大小决定着物质的热稳定性，键能越大，物质越稳定，H-Cl键比H-I键的键能大，HCl比HI稳定；范德华力影响着物质的沸点的高低，范德华力越大，沸点越高，HI分子间范德华力大于HCl分子间范德华力，HI沸点比HCl高。例2、下列物质性质的变化规律与分子间作用力有关的是（）HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱金刚石的硬度大于硅，其熔、沸点也高于硅NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低DTLInrT的比宏9曲占依冷井点?2、Cl?、Br?、匕的熔、［沸■点依次升高【思路点拨】范德华力主要对由分子构成的物质的物理性质产生影响。【答案】D【解析】A项中因为F、Cl、Br、I的半径依次增大，共价键逐渐减弱；B中因碳的半径小于Si的半径，金刚石中共价键强；C中受离子键强弱影响；D中均为分子晶体（由分子构成），相对分子质量越大，分子间作用力就越强。【总结升华】范德华力是存在于分子与分子之间的较为普遍的相互作用，范德华力只对物质的熔点、沸点、溶解度等产生影响，其大小与分子结构、相对分子质量的大小及分子极性等因素有关。举一反三：【变式1】通常状况下氯化氢为气体的原因是（ ）A•分子中存在共价键 B.分子中存在离子键C•分子之间的作用力是很弱的范德华力 D.氯化氢不稳定易分解【答案】C【解析】氯化氢的沸点是一85r，通常状况下为气体，是因为氯化氢分子之间存在很弱的范德华力。TOC\o"1-5"\h\zFzf1<01TL1LIRrTrH*灾占户;血（1早（ 、【变工式2】F2、C】2、B^、匕中熔■点最高的是（ ）A.F2 B.Cl2 C.Br2 D.I2【答案】D【解析】组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高，所以I2的熔点最高。类型二、氢键概念例3、下列有关氢键的说法中错误的是（ ）氢键是一种相对比较弱的化学键通常说氢键是较强的分子间作用力氢键是由氢原子与非金属性极强的原子相互作用而形成的分子间形成氢键会使物质的熔、沸点升高【总结升华】氢键是一种特殊的分子间作用力。氢键只存在于F、O、N三种元素与H元素间。【答案】A【解析】氢键是一种较强的电性作用，属于分子间作用力的范畴，它是由带正电性的H原子与强极性的非金属原子间发生相互作用而形成的，它对物质的熔、沸点和溶解度等物理性质有明显的影响。【总结升华】1.形成氢键的条件：分子中必须有一个与电负性极大的元素原子形成强极性键的氢原子。分子中必须具有孤电子对、电负性大，而且原子半径小的原子。2.氢键的特点：氢键基本上还是静电吸引作用。有饱和性和方向性。X、Y电负性越大，半径越小，所形成的氢键越稳定。氢键比化学键弱得多，比范德华力稍强。举一反三：【变式1】下列关于氢键的说法不正确的是()氢键不属于化学键氢键属于特殊的分子间作用力水的沸点较高，是由于水分子内存在氢键氨水中，氨分子与水分子之间也存在氢键，使得氨极易溶于水。【答案】C类型三、氢键的类型及对物质性质的影响例4、下列关于氢键的说法不正确的是()HF的沸点比HCl的沸点高，是由于HF分子间存在氢键水在结冰时体积膨胀，是由于水分子之间存在氢键NH3的稳定性很强，是因为其分子间能形成氢键在氨水中水分子和氨分子之间也存在着氢键【思路点拨】氢键是一种较强的分子间作用力，它主要影响物质的物理性质，而物质的稳定性属于化学性质。氢键是某些氢化物(NH3、H2O、HF)分子间存在的比分子间作用力稍强的作用力，它的存在使氢化物的熔、沸点相对较高。【答案】C【解析】HF的沸点高是由氢键所致，A项正确；水在结冰时体积膨胀是由于水分子大范围的以氢键互相联结，形成相对疏松的晶体，从而在结构上有许多空隙，造成体积膨胀，B项正确；NH3的稳定性取决于N-H键，而不是氢键，C项不正确；氨分子和水分子之间主要是以氢键结合的，故D项正确。【总结升华】氢键的存在会导致一些物质的物理性质具有特殊性而不再遵循周期