第四節(jié)分子間作用力

1、討論： 1、下列物質(zhì)融化時(shí)克服的作用力是什么？ NaOH Cu SiO2 MgCl2 2、水通電分解、水的三態(tài)變化破壞的 作用力 是什么？離子鍵金屬鍵 共價(jià)鍵分子間作用力共價(jià)鍵分子間作用力分子間作用力范德華力范德華力氫鍵氫鍵離子鍵 閱讀思考討論：6768頁 1、任何物質(zhì)中都存在范德華力嗎？ 2、任何狀態(tài)下分子間都存在范德華力嗎？ 3、 4、范德華力主要影響物質(zhì)的那些性質(zhì)？ 5、如何比較范德華力的大?。糠兜氯A力是化學(xué)鍵嗎？與化學(xué)健有何區(qū)別？第四節(jié)、分子間作用力與物質(zhì)的性質(zhì)第四節(jié)、分子間作用力與物質(zhì)的性質(zhì)分子范德華力kjmol-1鍵能kjmol-1HCl21.14432HBr23.11366HI2

2、6.0298物質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量熔點(diǎn)沸點(diǎn)F238-219.6-188.1Cl271-101-34.6Br2160-7.258.8I2254113.5184.4 1、范德華力是存在于分子之間的一種相互作用。、范德華力是存在于分子之間的一種相互作用。 2、由分子構(gòu)成的物質(zhì)：、由分子構(gòu)成的物質(zhì)： 固態(tài)和液態(tài)時(shí)分子間存在范德華力，氣態(tài)時(shí)可能存固態(tài)和液態(tài)時(shí)分子間存在范德華力，氣態(tài)時(shí)可能存 在范德華力（分子間力作用范圍在范德華力（分子間力作用范圍 0.30.5nm） 3、范德華力與化學(xué)鍵的區(qū)別：、范德華力與化學(xué)鍵的區(qū)別： 范德華力存在與分子之間，化學(xué)鍵存在與原子之間范德華力存在與分子之間，化學(xué)鍵存在與原子之間

3、 范德華力的作用比化學(xué)鍵的鍵能小得多。范德華力的作用比化學(xué)鍵的鍵能小得多。 范德華力：范德華力：220 kjmol-1 化學(xué)鍵鍵能一般：化學(xué)鍵鍵能一般： 100600 kjmol-1 一、范德華力與物質(zhì)的性質(zhì)一、范德華力與物質(zhì)的性質(zhì)4、范德華力主要影響物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解性等物性、范德華力主要影響物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解性等物性5、組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，隨著相對(duì)分子質(zhì)量增加，、組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，隨著相對(duì)分子質(zhì)量增加， 范德華力逐漸增強(qiáng)范德華力逐漸增強(qiáng)，溶、沸點(diǎn)逐漸升高。溶、沸點(diǎn)逐漸升高。練習(xí) 1、F2 Cl2 Br2 I2溶、沸點(diǎn)為什么逐漸升高？ 而Li Na K Rb Cs溶、沸點(diǎn)為什么

4、逐漸降低？ 2、烷烴、烯烴等同系列的物質(zhì)溶沸點(diǎn)有何變化規(guī)律，為什么？質(zhì)疑拓展質(zhì)疑拓展范德華力是如何產(chǎn)生的？其實(shí)質(zhì)是什么？范德華力是如何產(chǎn)生的？其實(shí)質(zhì)是什么？有何特征？有何特征？1）. 取向力取向力發(fā)生在極性分子之間。 2）.誘導(dǎo)力存在于極性分子與非極性分子之間，也存在于極性分子之間。 3）.色散力存在于非極性分子之間，也存在于極性分子之間，范德華力的主要成分。分子量越大，色散力越大 范德華力的成因：色散力、誘導(dǎo)力、取向力范德華力的成因：色散力、誘導(dǎo)力、取向力范德華力的本質(zhì)范德華力的本質(zhì)弱的靜電引力弱的靜電引力范德華力的范德華力的特征特征：無方向性和飽和性無方向性和飽和性小結(jié)：范德華力與物質(zhì)性質(zhì)

5、范德華力與物質(zhì)性質(zhì)1、范德華力范德華力是存在于分子之間的一種比化是存在于分子之間的一種比化學(xué)鍵弱的相互作用學(xué)鍵弱的相互作用2、范德華力與物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系1）.范德華力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高。組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)（如同系列物質(zhì)）的熔、沸點(diǎn)一般隨著分子量的增大而升高；當(dāng)相對(duì)分子質(zhì)量相同或相近時(shí)，極性分子化合物的熔、沸點(diǎn)比非極性分子高。例：CO 沸點(diǎn) 192 ； N2 沸點(diǎn) 1962）范德華力越小，分子晶體硬度越小。3）范德華力對(duì)物質(zhì)的溶解度有影響 練習(xí)-提升 1、指出下列物質(zhì)中存在那些微粒間的的相互作指出下列物質(zhì)中存在那些微粒間的的相互作用？熔化時(shí)破壞的什么作用力？為什么？用？熔化時(shí)破壞的什么作用

6、力？為什么？ （1）硫酸鉀）硫酸鉀 （2）二氧化硅）二氧化硅 （4）干冰）干冰 （5）金屬鈉）金屬鈉 （6）MgCl2 2、物質(zhì)的溶沸點(diǎn)高低有那些作用力決定？、物質(zhì)的溶沸點(diǎn)高低有那些作用力決定？離子鍵、共價(jià)鍵離子鍵共價(jià)鍵共價(jià)鍵共價(jià)鍵、范德華力范德華力金屬鍵金屬鍵離子化合物離子鍵離子化合物離子鍵金屬單質(zhì)金屬鍵金屬單質(zhì)金屬鍵由分子構(gòu)成的物質(zhì)分子間作用力由分子構(gòu)成的物質(zhì)分子間作用力由原子直接構(gòu)成的物質(zhì)共價(jià)鍵由原子直接構(gòu)成的物質(zhì)共價(jià)鍵離子鍵離子鍵聯(lián)想質(zhì)疑 1、據(jù)范德華力判斷下列各組物質(zhì)的溶 沸點(diǎn)高低 (1) CH4 SiH4 GeH4 (2)H2 O2 Cl2 (3)HF HCl HBr HI (4)

7、 H2O H2S H2Se H2Te 2、水的反常性質(zhì)： 水的溶沸點(diǎn)反常升高，水結(jié)冰體積變大， 為什么？閱讀思考 1、什么是氫鍵？水中的氫鍵如何形成？、什么是氫鍵？水中的氫鍵如何形成？ 氫鍵如何表示？氫鍵如何表示？ 氫鍵的鍵長(zhǎng)和鍵能的含義？氫鍵的鍵長(zhǎng)和鍵能的含義？ 氫鍵有方向性和飽和性嗎？氫鍵有方向性和飽和性嗎？ 2、氫鍵形成的條件？那些元素原子易形、氫鍵形成的條件？那些元素原子易形 成氫鍵？那些物質(zhì)能形成氫鍵？成氫鍵？那些物質(zhì)能形成氫鍵？4、氫鍵是化學(xué)鍵嗎？氫鍵與化學(xué)鍵有何氫鍵是化學(xué)鍵嗎？氫鍵與化學(xué)鍵有何 區(qū)別區(qū)別3、氫鍵對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)有何影響？、氫鍵對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)有何影響？ 氫鍵的形成氫鍵的形

8、成 H2O O的電負(fù)性的電負(fù)性 = 3.5 H的電負(fù)性的電負(fù)性 = 2.1 二二. 氫鍵氫鍵 與物質(zhì)的性質(zhì)與物質(zhì)的性質(zhì)1、氫鍵與電負(fù)性大的原子（用、氫鍵與電負(fù)性大的原子（用X代表）以共價(jià)鍵結(jié)代表）以共價(jià)鍵結(jié)合的氫原子，與另一個(gè)電負(fù)性大的原子合的氫原子，與另一個(gè)電負(fù)性大的原子Y通過靜電作通過靜電作用和一定程度的軌道重疊形成的一種作用力稱為氫鍵。用和一定程度的軌道重疊形成的一種作用力稱為氫鍵?？捎每捎肵HY表示（表示（ X、 Y可以相同）可以相同） 。2、氫鍵具有方向性和飽和性（、氫鍵具有方向性和飽和性（對(duì)大多數(shù)而言對(duì)大多數(shù)而言）氫鍵的方向性：指氫鍵的方向性：指Y原子與原子與XH形成氫鍵時(shí)，將盡可

9、形成氫鍵時(shí)，將盡可能使氫鍵與能使氫鍵與XH鍵軸在同一方向，即鍵軸在同一方向，即XHY三個(gè)三個(gè)原子在同一直線上原子在同一直線上。這樣，。這樣，X與與Y之間距離最遠(yuǎn)，兩原之間距離最遠(yuǎn)，兩原子電子云之間排斥力最小，所形成的氫鍵最強(qiáng)，體系子電子云之間排斥力最小，所形成的氫鍵最強(qiáng)，體系更穩(wěn)定。更穩(wěn)定。氫鍵的飽和性：指每一個(gè)氫鍵的飽和性：指每一個(gè)XH只能與一個(gè)只能與一個(gè)Y原子形成原子形成氫鍵。氫鍵。 3、氫鍵形成的條件、氫鍵形成的條件 要有一個(gè)與電負(fù)性很大的元素要有一個(gè)與電負(fù)性很大的元素X以共價(jià)鍵結(jié)合的氫以共價(jià)鍵結(jié)合的氫原子；原子； 還要有一個(gè)電負(fù)性很大且含有孤電子對(duì)的原子還要有一個(gè)電負(fù)性很大且含有孤電子

10、對(duì)的原子Y； X與與Y的原子半徑要小，這樣的原子半徑要小，這樣X原子的電子云才不會(huì)原子的電子云才不會(huì)把把Y原子排斥開。原子排斥開。 X與與Y主要是：主要是：N O F 易形成氫鍵的物質(zhì)：易形成氫鍵的物質(zhì)：NH3 H2O HF 及衍生物醇、及衍生物醇、羧酸、氨基酸、無機(jī)酸羧酸、氨基酸、無機(jī)酸. 4、氫鍵的特點(diǎn)、氫鍵的特點(diǎn) 氫鍵比化學(xué)鍵弱但是比范德華力強(qiáng)；氫鍵比化學(xué)鍵弱但是比范德華力強(qiáng)； 氫鍵的強(qiáng)弱與氫鍵的強(qiáng)弱與X、Y原子的電負(fù)性和半徑有關(guān)。原子的電負(fù)性和半徑有關(guān)。X、Y原子的電負(fù)性大，半徑小則形成的氫鍵越強(qiáng)。原子的電負(fù)性大，半徑小則形成的氫鍵越強(qiáng)。 氫鍵強(qiáng)弱次序?yàn)椋簹滏I強(qiáng)弱次序?yàn)椋篎HFOHOO

11、HNNHNOHClOHS5、氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響、氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響對(duì)物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的影響：當(dāng)對(duì)物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的影響：當(dāng)分子間存在氫鍵分子間存在氫鍵時(shí)，時(shí)，分子間的結(jié)合力增大，熔、沸點(diǎn)升高；分子間的結(jié)合力增大，熔、沸點(diǎn)升高；對(duì)物質(zhì)溶解度的影響：在極性溶劑中，若溶質(zhì)能對(duì)物質(zhì)溶解度的影響：在極性溶劑中，若溶質(zhì)能與溶劑形成氫鍵，則溶解度增大，如與溶劑形成氫鍵，則溶解度增大，如NH3極易溶于水極易溶于水，乙醇與水能以任意比例混，乙醇與水能以任意比例混釋疑：1、HF HCl HBr HI 熔點(diǎn)比較熔點(diǎn)比較 2、比較乙醇與甲醚的沸點(diǎn)？、比較乙醇與甲醚的沸點(diǎn)？ 3、H2O，NH3 在同族氫化物中在同族氫化物中

12、沸點(diǎn)沸點(diǎn)最高？最高？ 4、水為什么有獨(dú)特的物理性質(zhì)？、水為什么有獨(dú)特的物理性質(zhì)？6、氫鍵的種類、氫鍵的種類分子間氫鍵：由兩個(gè)或兩個(gè)以上分子形成的氫鍵。分子間氫鍵：由兩個(gè)或兩個(gè)以上分子形成的氫鍵。如：如：HF H2O HCOOHH2O 分子間，分子間，HF 分子間氫鍵很強(qiáng)，以致于分子發(fā)生分子間氫鍵很強(qiáng)，以致于分子發(fā)生締合。締合。經(jīng)常經(jīng)常以以 ( H2O ) 2 ，( H2O ) 3 和和 ( HF ) 2 ，( HF ) 3 形式存在。形式存在。分子內(nèi)氫鍵：同一分子內(nèi)原子團(tuán)之間形分子內(nèi)氫鍵：同一分子內(nèi)原子團(tuán)之間形成的氫鍵，多見于有機(jī)化合物。（如苯酚鄰成的氫鍵，多見于有機(jī)化合物。（如苯酚鄰位上有位

13、上有CHO COOH OH NO2時(shí)）時(shí)） 鄰硝基苯鄰硝基苯酚酚 、 鄰苯二酚鄰苯二酚當(dāng)分子內(nèi)形成氫鍵時(shí)常使其熔沸點(diǎn)低于同當(dāng)分子內(nèi)形成氫鍵時(shí)常使其熔沸點(diǎn)低于同類化合物類化合物。分子內(nèi)氫鍵不在一條直線上分子內(nèi)氫鍵不在一條直線上HNOOO 形成分子內(nèi)氫鍵時(shí)，勢(shì)必削弱分子間氫鍵的形成。形成分子內(nèi)氫鍵時(shí)，勢(shì)必削弱分子間氫鍵的形成。OHNO2分子間氫鍵分子間氫鍵 m.p. 113 114 有分子內(nèi)氫鍵有分子內(nèi)氫鍵 m. p. 44 45 二、氫鍵二、氫鍵與電負(fù)性大的原子（用X代表）以共價(jià)鍵結(jié)合的氫原子，還可與另一個(gè)電負(fù)性大的原子Y相結(jié)合，形成的一種弱鍵稱為氫鍵。可用XHY表示。1、產(chǎn)生的條件要有一個(gè)與電

14、負(fù)性很大的元素X以共價(jià)鍵結(jié)合的氫原子；還要有一個(gè)電負(fù)性很大且含有孤電子對(duì)的原子Y；X與Y的原子半徑要小，這樣X原子的電子云才不會(huì)把Y原子排斥開。2、氫鍵的特點(diǎn)氫鍵比化學(xué)鍵弱但是比分子間作用力強(qiáng)；氫鍵的強(qiáng)弱與X、Y原子的電負(fù)性和半徑有關(guān)。X、Y原子的電負(fù)性大，半徑小則形成的氫鍵越強(qiáng)。氫鍵強(qiáng)弱次序?yàn)椋篎HFOHOOHNNHNOHClOHS氫鍵具有方向性和飽和性（對(duì)大多數(shù)而言）氫鍵的方向性：指Y原子與XH形成氫鍵時(shí)，將盡可能使氫鍵與XH鍵軸在同一方向，即XHY三個(gè)原子在同一直線上。這樣，X與Y之間距離最遠(yuǎn)，兩原子電子云之間排斥力最小，所形成的氫鍵最強(qiáng)，體系更穩(wěn)定。氫鍵的飽和性：指每一個(gè)XH只能與一個(gè)

15、Y原子形成氫鍵。氫鍵的本質(zhì)：是一種較強(qiáng)的具有方向性的靜電引力。 三三 氫氫 鍵鍵 1 氫鍵的概念氫鍵的概念 以以 HF 為例，為例，F(xiàn) 的電負(fù)性相當(dāng)大的電負(fù)性相當(dāng)大， r 相當(dāng)相當(dāng)小，電子對(duì)偏向小，電子對(duì)偏向 F，而而 H 幾乎成了質(zhì)子。這種幾乎成了質(zhì)子。這種 H 與其它分子中電負(fù)性相當(dāng)大、與其它分子中電負(fù)性相當(dāng)大、r 小的原子相互接近時(shí)，產(chǎn)生一種特殊的分子間力小的原子相互接近時(shí)，產(chǎn)生一種特殊的分子間力 氫鍵氫鍵 。 表表示為示為 如如 F H F H 氫鍵的形成有兩個(gè)兩個(gè)條件：氫鍵的形成有兩個(gè)兩個(gè)條件： 1 與電負(fù)性大且與電負(fù)性大且 r 小的原子小的原子 ( F，O， N ) 相連的相連的

16、H ； 2 在附近有電負(fù)性大，在附近有電負(fù)性大，r 小的原子小的原子 ( F，O，N ) 。 又如水分子之間的氫鍵又如水分子之間的氫鍵 由于由于 H 的兩側(cè)電負(fù)性極大的原子的負(fù)電排斥，使兩個(gè)原子在的兩側(cè)電負(fù)性極大的原子的負(fù)電排斥，使兩個(gè)原子在 H 兩側(cè)呈直線排列。除非其它外力有較大影響時(shí)，才改變方向。兩側(cè)呈直線排列。除非其它外力有較大影響時(shí)，才改變方向。 2氫鍵的強(qiáng)度氫鍵的強(qiáng)度 氫鍵的強(qiáng)度氫鍵的強(qiáng)度介于化學(xué)鍵和分子間作用力之間，其大小和介于化學(xué)鍵和分子間作用力之間，其大小和 H 兩側(cè)的原子的兩側(cè)的原子的電負(fù)性有關(guān)，見下列氫鍵的鍵能數(shù)據(jù)。電負(fù)性有關(guān)，見下列氫鍵的鍵能數(shù)據(jù)。 F H F O H O

17、 N H N E / kJ mol1 28.0 18.8 5.4 3分子內(nèi)氫鍵分子內(nèi)氫鍵 上面談的氫鍵均在分子間形成，若上面談的氫鍵均在分子間形成，若 H 兩側(cè)的電負(fù)性大的原兩側(cè)的電負(fù)性大的原子屬于同一分子，則為分子內(nèi)氫鍵。子屬于同一分子，則為分子內(nèi)氫鍵。 2 氫鍵的特點(diǎn)氫鍵的特點(diǎn) 1飽和性和方向性飽和性和方向性 由于由于 H 的體積小，的體積小，1 個(gè)個(gè) H 只能形成一個(gè)氫鍵只能形成一個(gè)氫鍵 。HONOO鄰硝基苯酚鄰硝基苯酚 3 氫鍵對(duì)于化合物性質(zhì)的影響氫鍵對(duì)于化合物性質(zhì)的影響 分子間存在氫鍵時(shí)，大大地影響了分子間的結(jié)合力，故物質(zhì)分子間存在氫鍵時(shí)，大大地影響了分子間的結(jié)合力，故物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸

18、點(diǎn)將升高。的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)將升高。 HF HCl HBr HI半徑依次增大，色散力增加，半徑依次增大，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 分子間有氫鍵，故分子間有氫鍵，故 HF 的的 b. p. 在這個(gè)序列中最高，在這個(gè)序列中最高，破壞了從左到右破壞了從左到右 b. p. 升高的規(guī)律。升高的規(guī)律。 H2O，NH3 由于分子間氫鍵由于分子間氫鍵的存在，在同族氫化物中的存在，在同族氫化物中 b. p. 亦是最高。亦是最高。HNOOO如如 HNO3 CH3CH2OHH3COCH3 存在分子間氫鍵，而分子量存在分子間氫鍵，而分子量相同的相同的 無分子間氫鍵無分子間氫鍵 ，故前者的，故前者的 b. p. 高高 。 典型的例子是對(duì)硝基苯酚和鄰硝基苯酚典型的例子是對(duì)硝基苯酚和鄰硝基苯酚 ： 可以形成分子內(nèi)氫鍵時(shí)，勢(shì)必削弱分子間氫鍵的形成。故有可以形成分子內(nèi)氫鍵時(shí)，勢(shì)必削弱分子間氫鍵的形成。故有分子內(nèi)氫鍵的