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分子間的作用力
第二章 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
1、認(rèn)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(zhì)熔點、沸點等性質(zhì)的影響，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”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(zhì)熔點、沸點等性質(zhì)的影響，能舉例說明氫鍵對于生命的重大意義。
【查閱資料】100℃時水會劇烈沸騰，3000℃時，水會分解生成氫氣和氧氣。這說明了什么？
2H2O(l) = 2H2(g)+O2(g)
H2O(l)=H2O(g)
降溫加壓時氣體會液化，降溫時液體會凝固，這些事實表明，分子之間存在著相互作用力——分子間作用力
分子內(nèi)H—O共價鍵被破壞
分子間的某種作用力
破壞
破壞
＜
研究表明分子之間普遍存在著相互作用力，而荷蘭物理學(xué)家范德華是最早研究這種作用力的科學(xué)家，因而把這種分子間作用力稱為范德華力。
一、范德華力
1.概念：范德華力是固體、液體和氣體中分子之間普遍存在的一種相互作用力。
例如：共價化合物(CO2、H2SO4、HF、 H2O、 AlCl3等)
非金屬單質(zhì)(H2、P4、S8、C60等)
稀有氣體
金剛石、單質(zhì)硅和SiO2中只有共價鍵，不存在分子！
2.實質(zhì)：是分子之間的一種靜電作用。
3.范德華力的特征
分　子 HCl HBr HI
范德華力(kJ·mol-1) 21.14 23.11 26.00
共價鍵鍵能(kJ·mol-1) 431.8 366 298.7
(1)范德華力很弱，約比化學(xué)鍵鍵能小 1~2 個數(shù)量級。
與共價鍵相比，范德華力是否有飽和性和方向性？
(2)范德華力無飽和性、無方向性。
只要分子周圍空間允許，分子總是盡可能多的吸引其他分子。
4.影響范德華力的因素
分子 Ar CO HI HBr HCl
相對分子質(zhì)量 40 28 128 81 36.5
范德華力(kJ/mol) 8.50 8.75 26.00 23.11 21.14
(1)為什么范德華力：HI＞HBr＞HCl
組成結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大
(2)為什么范德華力：CO＞Ar
相對分子質(zhì)量相當(dāng)?shù)姆肿樱肿訕O性越大，范德華力越大。
某些分子間的范德華力
對比分析，思考：
鹵素單質(zhì)的熔點和沸點如表所示
單質(zhì) 熔點/℃ 沸點/℃
F2 －219.6 －188.1
Cl2 －101 －34.6
Br2 －7.2 58.78
I2 113.5 184.4
怎樣解釋鹵素單質(zhì)從F2～I2的熔、沸點越來越高？
Cl2
Br2
I2
氣態(tài)
液態(tài)
固態(tài)
常溫下
F2—I2的相對分子質(zhì)量依次增大
范德華力依次增大
熔、沸點依次升高
分子 Ar CO HI HBr HCl
相對分子質(zhì)量 40 28 128 81 36.5
范德華力(kJ/mol) 8.50 8.75 26.00 23.11 21.14
某些分子間的范德華力
4.影響范德華力的因素
(3)由此推理熔、沸點高低順序：
HCl、HBr、HI：______________；Ar、CO：________。
HI>HBr>HCl
CO>Ar
(4)比較HCl、HBr、HI的穩(wěn)定性順序：____________，由分子構(gòu)成的物質(zhì)的穩(wěn)定性與范德華力是否相關(guān)：___________________________________________
_______。
HCl>HBr>HI
分子的穩(wěn)定性與分子內(nèi)的化學(xué)鍵有關(guān)，與范德華
力無關(guān)
范德華力對物質(zhì)性質(zhì)的影響
范德華力影響的主要是物質(zhì)的熔、沸點等物理性質(zhì)，與物質(zhì)的穩(wěn)定性無關(guān)。
(1)組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對分子質(zhì)量越大 ，范德華力越大，物質(zhì)的熔、沸點越高。
(2)相對分子質(zhì)量相近的物質(zhì)，分子極性越大，范德華力越大，物質(zhì)的熔、沸點越高。
(3)互為同分異構(gòu)體的有機物，支鏈越多，范德華力越小，物質(zhì)的熔、沸點越低。如，沸點：新戊烷<異戊烷<正戊烷。
【練】填寫下列空格：
(1)N2的沸點比CO的沸點___(填“高”或“低”)，其原因是________________
________________________________________________________________。
(2)BCl3的沸點比BF3的___(填“高”或“低”)，其原因是_________________
________________________________________。
低
N2為非極性分子，
CO為極性分子，且二者相對分子質(zhì)量相近，極性分子間的范德華力較強
高
BCl3與BF3的結(jié)構(gòu)
相似，BCl3的相對分子質(zhì)量大，范德華力強
(3)下列變化或事實與范德華力無關(guān)的是___(填字母)。
A.CO2氣體加壓或降溫時變成干冰
B.CS2的沸點高于N2
C.食鹽熔化
C
NaCl是離子化合物，熔化時破壞離子鍵，與范德華力無關(guān)
思考：預(yù)測第IVA族元素的簡單氫化物的沸點相對大小
與預(yù)測結(jié)果相符
一般規(guī)律：同一主族非金屬氫化物，從上到下，相對分子質(zhì)量逐漸增大，熔沸點逐漸升高。
思考：HF、H2O、NH3的沸點為什么反常？
說明在HF、H2O、NH3分子間還存在除范德華力之外的其他分子間作用力。
氫鍵
在水分子的O-H中，共用電子對強烈的偏向O，使得H幾乎成為“裸露”的質(zhì)子，其顯正電性，它能與另一個水分子中相對顯負(fù)電性的O的孤電子對產(chǎn)生靜電作用，大大加強了水分子間的作用力，使水的熔沸點較高。這種靜電作用就是氫鍵。
H—O鍵極性很強
無內(nèi)層電子，幾乎成為“裸露”的質(zhì)子
電負(fù)性大
氫鍵
O
H
H
O
H
H
δ＋
δ＋
δ－
δ－
…
孤電子對
二、氫鍵
由已經(jīng)與電負(fù)性很大的原子(如N、F、O)形成共價鍵的氫原子與另一分子中電負(fù)性很大的原子之間的作用力。
H
F
H
F
通常用“X—H…Y—”表示
H
F
H
F
1.概念
2.表示
3.形成條件：
含有N—H鍵、O—H鍵、F—H鍵中的一種或多種。
一種靜電作用
共價鍵
氫鍵
不屬于化學(xué)鍵！
二、氫鍵
4.氫鍵的特點：
方向性：X－H···Y盡可能在同一條直線上
飽和性：一個X－H只能和一個Y原子結(jié)合
1個水分子（冰）中的氫鍵數(shù)為4×＝2
1個HF中的氫鍵數(shù)為2×＝1
H
N
H
H
H
N
H
H
H
N
H
H
1個NH3中的氫鍵數(shù)為2×＝1
共價鍵鍵能(kJ·mol-1) 范德華力(kJ·mol-1) 氫鍵(kJ·mol-1)
冰 462.8 23.11 26.00
5.氫鍵的強弱
氫鍵比化學(xué)鍵的鍵能小1～2個數(shù)量級，但比范德華力強。
強度：化學(xué)鍵 > 氫鍵 > 范德華力
5.氫鍵的強弱
則氫鍵強弱：F—H···F > O—H···O > N—H···N
X—H···Y的強弱，與X和Y的電負(fù)性有關(guān)。
電負(fù)性越大，氫鍵越強。
6.氫鍵的類型
生物大分子中的氫鍵
6.氫鍵的類型
鄰羥基苯甲醛
對羥基苯甲醛
分子間氫鍵
分子內(nèi)氫鍵
熔點：-7 ℃
熔點：115 ℃
7.氫鍵的對物質(zhì)性質(zhì)的影響
a.氫鍵對物質(zhì)熔、沸點的影響
分子內(nèi)氫鍵
分子間氫鍵
鄰羥基苯甲醛（熔點-7 ℃）
對羥基苯甲醛（熔點115 ℃）
特點：
一旦分子內(nèi)氫鍵形成，分子間氫鍵就無法形成了。反而降低了分子的沸點。
分子間氫鍵使物質(zhì)熔、沸點升高。
分子內(nèi)氫鍵使物質(zhì)熔、沸點降低。
破壞范德華力
破壞范德華力、氫鍵
b.氫鍵對溶解度的影響
物質(zhì) 在水中的溶解性
CH3CH3 難溶
CH3CH2OH 互溶
CH3CHO 互溶
CH3COOH 互溶
與水分子間能形成氫鍵，能增大溶解度
冰的密度為什么比液態(tài)水的密度小？
　在冰中水分子間以氫鍵互相聯(lián)結(jié)，形成相當(dāng)疏松的晶體，從而在結(jié)構(gòu)中有許多空隙，造成體積膨脹，密度減小。如圖所示。
氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響
熔、沸點：
溶解度：
密度：
分子間氫鍵使物質(zhì)熔、沸點升高。
分子內(nèi)氫鍵使物質(zhì)熔、沸點降低。
與水分子間能形成氫鍵，能增大溶解度
使冰的密度小于水的密度
【練1】 下列現(xiàn)象與氫鍵有關(guān)的是( ) 。
B
的熔、沸點比第 族其他元素氫化物的高 ②水分子高溫下也很穩(wěn)定 ③接近水
的沸點的水蒸氣的相對分子質(zhì)量測定值比用化學(xué)式 計算出來的相對分子質(zhì)量大一些
④鄰羥基苯甲酸的熔、沸點比對羥基苯甲酸的低
A.①②③④ B.①③④ C.①②③ D.①②④
【練2】 在水中，水分子可彼此通過氫鍵形成 的小集團。
在一定溫度下， 的 ，每個水分子被4個水分子包圍
著形成四面體（如圖所示）。
當(dāng) 的 時，下列說法中正確的是( ) 。
B
A. 是一種新的水分子 B. 仍保留著水的化學(xué)性質(zhì)
C.1 個 中有4個氫鍵 D. 中有 氫鍵
【練3】 試用有關(guān)知識解釋下列現(xiàn)象：
（1）乙醚 的相對分子質(zhì)量大于乙醇，但乙醇的沸點卻比乙醚高很多，
原因：_____________________________________________________________________
_______。
乙醇分子之間形成的氫鍵作用遠大于乙醚分子間的范德華力，故沸點比乙醚高很多。
（2）乙酸易溶于水，除了它是極性分子外，還因為______________________________
___________。
乙酸與水分子間可形成氫鍵，增大溶解性。
（3）從氨合成塔里出來的 、 、 的混合物中分離出 ，常采用加壓使
液化的方法：___________________________________________________________
_________________________________________。
分子間可以形成氫鍵，而 、 分子間的范德華力很小，故 可采用加壓液化的方法從混合物中分離。
（4）有機物A（ ）的結(jié)構(gòu)可以表示為 （虛線表示氫鍵），而有機物
B（ ）只能形成分子間氫鍵。工業(yè)上用水蒸氣蒸餾法將A和B進行分離，首先被蒸
出的成分是___，原因是______________________________________________________
____________。
A
因為A易形成分子內(nèi)氫鍵，B易形成分子間氫鍵，所以B的沸點比A的高。

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