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分子間作用力
（范德華力 氫鍵）
第二章 分子結構與性質
1、認識分子間存在相互作用，知道范德華力是常見的分子間作用力。
2、能說明范德華力對物質熔點、沸點等性質的影響，形成“結構決定性質”的基本概念。
3、知道氫鍵是常見的分子間作用力，能說明氫鍵對物質熔點、沸點等性質的影響，能舉例說明氫鍵對于生命的重大意義。
為什么下雪不冷，化雪冷呢？
雪融化現象是物理變化還是化學變化？
雪過程中有沒有破壞其中的化學鍵？
冰雪
水
水蒸氣
（固）
（液）
（氣）
分子間距離增大
雪融化需要吸收熱量；水變成水蒸氣仍然需要吸收熱量。
吸收的熱量用于破壞某種分子間作用力，這說明水分子之間存在著相互作用力。
思考：吸收的熱量去哪里了呢？
H2O (l)
H2O (g)
一、分子間作用力（范德華力）
（1）概念：分子間普遍存在作用力，這類分子間作用力稱為范德華力
（2）本質：分子之間的靜電作用
它使得許多物質能以一定的凝聚力（固態和液態）存在
（3）特征：①只存在于分子之間，分子充分接近（300~500pm）時才有范德華力
②范德華力很弱，比化學鍵的鍵能小1-2個數量級
③范德華力無方向性和飽和性。只要分子周圍空間允許，分子總是盡可能多地吸引其他分子。
1.范德華力及其對物質性質的影響
（4）存在
單質分子之間、稀有氣體原子之間、共價分子之間；石墨片層之間。
金剛石(C)單質硅(Si)內部只有共價鍵，不存在分子
大多數共價化合物，例如：
1. CO2、H2SO4、HF, H2O, AlCl3、各種有機化合物等；
2. 大多數非金屬單質，例如：
H2、P4、S8、C60、
3. 各種稀有氣體（例如Ar、Kr）等
（5）范德華力的大小及影響因素
對比范德華力的大小和鍵能的大小，你發現了什么？
范德華力是一種比化學鍵小1~2個數量級的作用力。
（5）范德華力的大小及影響因素
對比表2-7中不同分子的范德華力，你又發現了什么？

分子的極性
會影響范德華力
組成結構相似的分子，相對分子質量越大，
范德華力越大。
結論：一般，組成和性質相似的分子，相對分子質量越大，
范德華力越大，物質的熔、沸點越高。
單質 熔點/℃ 沸點/℃
F2 －219.6 －188.1
Cl2 －101 －34.6
Br2 －7.2 58.78
I2 113.5 184.4
【思考】怎樣解釋鹵素單質從F2～I2的熔、沸點越來越高？
Cl2、Br2、I2的相對分子質量依次增大
范德華力依次增大
熔、沸點依次增大
范德華力只影響物質的物理性質，如熔沸點
【思考】CO和N2相對分子質量相同，為什么CO的范德華力大呢？
范德華力只影響物質的物理性質，如熔沸點
結論：相對分子質量相同或相近時，分子的極性越大，范德華力越大。
如CO為極性分子，N2為非極性分子，范德華力：CO>N2。
分子 相對分子質量 分子的極性 范德華力(kJ·mol-1)
CO 28 極性 8.75
N2 28 非極性 8.50
【思考】正戊烷、異戊烷、新戊烷的相對分子質量相同，為什么熔沸點不同呢？
范德華力只影響物質的物理性質，如熔沸點
結論：互為同分異構體的分子，支鏈越多、越分散，分子間范德華力越弱，熔、沸點就越低
單質 相對分子質量 沸點/℃
正戊烷 72 36.1
異戊烷 72 28
新戊烷 72 10
物質的熔、沸點
越高
分子的極性
越大
相對分子質量越大
范德華力
越大
決定
決定
鍵能大小影響分子的熱穩定性,范德華力的大小影響物質的熔沸點
1．范德華力是一種較弱的化學鍵（ ）
2．范德華力是分子間存在的較強的相互作用（ ）
3．范德華力直接影響所有物質的熔、沸點（ ）
4．稀有氣體的分子間存在范德華力（ ）
5．冰融化時，分子中H—O鍵發生斷裂（ ）
6．由于H—O鍵比H—S鍵牢固，所以H2O的熔沸點比H2S的高（ ）
7．在由分子構成的物質中，分子間作用力越大，該物質越穩定（ ）
-150
-125
-100
-75
-50
-25
0
25
50
75
100
2
3
4
5
×
×
×
×
CH4
SiH4
GeH4
SnH4
NH3
PH3
AsH3
SbH3
HF
HCl
HBr
HI
H2O
H2S
H2Se
H2Te
沸
點
/℃
周期
對于同一主族非金屬元素氫化物而言，從上到下，相對分子質量逐漸增大，范德華力逐漸增大，熔沸點逐漸升高。而HF、H2O、NH3卻出現反常，為什么？
說明在HF、H2O、NH3分子間還存在除范德華力之外的其他作用。
這種作用力就是氫鍵。
一些氫化物的沸點
二、分子間作用力（氫鍵）
在水分子的O—H中，共用電子對強烈的偏向O，使H幾乎成為“裸露”的質子，其顯正電性，它能與另一個水分子中電負性很大的O的孤電子對產生靜電作用，這種靜電作用就是氫鍵。
靜電吸引
氫鍵
電負性大
半徑小
幾乎成為“裸露”的質子
二、分子間作用力（氫鍵）
2.表示方法：氫鍵通常用 表示，其中X、Y為 ，“—”表示 ，“┅”表示形成的 。
1.概念：由已經與 _很大的原子形成共價鍵的_______(如水分子中的氫)與另一個 很大的原子(如水分子中的氧)之間的作用力。
電負性
氫原子
電負性
X－H┅Y－
共價鍵
氫鍵
N、O、F
①氫鍵不屬于化學鍵：化學鍵>氫鍵>范德華力。
②分子有氫鍵就一定有范德華力，有范德華力不一定有氫鍵。
③與氫原子形成氫鍵時，電負性越大，氫鍵越強。
④分子間氫鍵會使物質熔、沸點大大增加。
⑤氫鍵具有一定的方向性和飽和性。
3.氫鍵特征：
飽和性：每一個X—H只能與一個Y原子形成氫鍵，原因是H原子半徑很小，再有一個原子接近時，會受到X、Y原子電子云的排斥。
方向性：X—H···Y—三個原子一般在同一方向上。原因是在這樣的方向上成鍵兩原子電子云之間的排斥力最小，形成的氫鍵最強，體系最穩定。
氫鍵有鍵長、鍵能
*氫鍵鍵長一般定義為A—H···B的長度，而不是H···B的長度。
氫鍵比化學鍵的鍵能小1～2個數量級，但比范德華力強。
強度：化學鍵 > 氫鍵 > 范德華力
4.氫鍵分類
②分子內氫鍵(不屬于分子間作用力)
① 分子間氫鍵(屬于分子間作用力)
鄰羥基苯甲醛
對羥基苯甲醛
如：H2O、NH3、HF、C2H5OH、
CH3COOH相互之間。
沸點：分子間氫鍵>分子內氫鍵
如: 當苯酚在鄰位上有—CHO、—COOH、
—NO2和 —OH時，可形成分子內的氫鍵。
分子內氫鍵可以使分子更穩定。且分子內氫鍵會削弱分子間氫鍵形成，故一般熔沸點較低。
熔點115 ℃
沸點246.6℃
熔點2 ℃
沸點196.5℃
5.氫鍵的對物質性質的影響
(1)氫鍵對物質熔、沸點的影響
VA~VIA族元素的氫化物中，NH3、H2O和HF的熔沸點比同主族相鄰元素氫化物的熔、沸點高，這種反常現象是由于它們各自的分子間形成了氫鍵。
名稱 相對分子質量 沸點/℃
甲醇 32 65
乙烷 30 -89
乙醇 46 78
丙烷 44 -42
正丙醇 60 97
正丁烷 58 -0.5
(2)氫鍵對物質密度的影響
水的熔點(℃) 水的沸點(℃) 水在0 ℃時密度(g/ml) 水在4 ℃時密度(g/ml)
0.00 100.00 0.9998 1.0000
冰的密度比液體水小？
冰中一個水分子
周圍有4個水分子
冰的結構
冰融化，分子間空隙減小
在冰中每個水分子被4個水分子包圍形成變形的正四面體
一個水分子可形成二個氫鍵。因此1mol冰中有2mol氫鍵
常溫下液態水中除了含有簡單H2O外，還含有通過氫鍵聯系在一起的締合分子(H2O)2、(H2O)3……(H2O)n等。一個水分子的氧原子與另一個水分子的氫原子沿該氧原子的一個sp3雜化軌道的方向形成氫鍵，因此當所有H2O全部締合——結冰后，所有的H2O按一定的方向全部形成了氫鍵，成為晶體，因此在冰的結構中形成許多空隙，體積膨脹，密度減小。故冰的體積大于等質量的水的體積，冰的密度小于水的密度。
思考與討論
H2O、HF、NH3沸點依次降低的原因
已知固態H2O、HF、NH3的氫鍵鍵能和結構如下：
單個氫鍵的鍵能是(HF)n＞冰＞(NH3)n，
而平均每個分子含氫鍵數：冰中2個，(HF)n和(NH3)n只有1個，氣化要克服的氫鍵的總鍵能是冰＞(HF)n＞(NH3)n
注意：氫鍵的鍵長一般定義為A—H…B的長度，而不是H…B的長度
科學 技術 社會
DNA分子有兩條鏈，鏈內原子之間以很強的共價鍵結合，鏈之間則是兩條鏈上的堿基以氫鍵配對，許許多多的氫鍵將兩條鏈連成獨特的雙螺旋結構，這是遺傳基因復制機理的化學基礎。
生物大分子中的氫鍵
科學 技術 社會
生物大分子中的氫鍵
作用力類型 范德華力 氫鍵 共價鍵
作用微粒 分子 H與N、O、F 原子
強度比較 共價鍵＞氫鍵＞范德華力 影響因素 組成和結構相似的物質，相對分子質量越大，范德華力越大 形成氫鍵元素的電負性 原子半徑
對性質 的影響 影響物質的熔點、沸點、溶解度等物理性質 分子間氫鍵使熔、沸點升高，溶解度增大 鍵能越大，穩定性越強（主要影響化學性質）
1.正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
①乙醇分子和水分子間只存在范德華力。（ ）
②氫鍵（X—H Y）中三原子在一條直線上時，作用力最強。（ ）
③“X—H Y”三原子不在一條直線上時，也能形成氫鍵。（ ）
④H2O比H2S穩定是因為水分子間存在氫鍵。（ ）
⑤可燃冰（CH4·8H2O）中甲烷分子與水分子間形成了氫鍵。（ ）
⑥鹵素單質、鹵素氫化物、鹵素碳化物（即 CX4）的熔、沸點均隨著相對分子質量的增大而升高。（ ）
2.下列事實與氫鍵有關的是( )
①NH3的熔、沸點比PH3的高
②乙醇、醋酸可以和水以任意比互溶
③冰的密度比液態水的密度小
④HCl比HI的沸點低
⑤鄰羥基苯甲酸的熔、沸點比對羥基苯甲酸的低
A.①②③④⑤ B.①②③⑤
C.①②③④ D.①②④⑤
B
3．下列說法不正確的是
A．分子間作用力是分子間相互作用力的總稱，包括氫鍵與范德華力
B．分子間氫鍵的形成除使物質的熔點、沸點升高外，對物質的溶解、電離等也都有影響
C．范德華力與氫鍵可同時存在于分子之間
D．氫鍵是一種特殊的化學鍵，它廣泛存在于自然界中
D

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