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1、2022年高中化學(xué) 課題13 分子間作用力競(jìng)賽講義
學(xué)習(xí)目標(biāo):1、在《化學(xué)2》基礎(chǔ)上進(jìn)一步了解范德華力,把握范德華力與物質(zhì)物理性質(zhì)的關(guān)系;
2、認(rèn)識(shí)影響范德華力的主要因素;
3、了解氫鍵的概念和成因,了解氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響;
4、能分析氫鍵的強(qiáng)弱;
學(xué)習(xí)過程:
【板書】 一、分子間作用力
1、概念:將氣體分子凝聚成相應(yīng)的固體或液體的作用。
2、實(shí)質(zhì):分子間作用力是一種靜電作用,比化學(xué)鍵弱得多。
3、類型:范德華力和氫鍵
強(qiáng)度比較: 共價(jià)鍵:氫鍵:范德華力
2、 約 100 : 10 : 1
化學(xué)鍵 分子間作用力
二、范德華力
1、存在:普遍存在固體、液體和氣體中分子之間。
2、沒有方向性與飽和性。范德華力沒有方向性、飽和性,只要分子周圍空間允許,當(dāng)氣體分子凝聚時(shí),它總是盡可能多地吸引其它分子。
3、影響范德華力的因素:分子的大小、分子的空間構(gòu)型、分子中的電荷分布是否均勻等。
對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似的分子,范德華力一般隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大而增大。
3、 4、范德華力與物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系
(1)影響物質(zhì)的類型:由分子構(gòu)成的物質(zhì)
(2)影響的一些性質(zhì):熔、沸點(diǎn),溶解度等。
例如:氧氣在水中的溶解度比氮?dú)獯?,?
因是氧分子與水分子之間的范德華力大。烷烴的熔沸點(diǎn)
隨相對(duì)分子質(zhì)量的增加而增加,也是由于烷烴分子間的
范德華力增加的原因。
拓展視野:幾種類型的范德華力
取向力:電荷分布不均勻的分子(如HCl、H2O)
色散力:電荷分布均勻的分子(如O2、N2、CO2)
誘導(dǎo)力:電荷分布均勻的分子在電荷分布不均勻的分子的作用下,導(dǎo)致電荷分布均勻的分子正負(fù)電荷重心不重合。
三、 氫鍵
4、
1、氫鍵的成因:分子中與H原子形成共價(jià)鍵的非金屬原子,如果該非金屬原子吸引電子的能力很強(qiáng),其原子半徑又很?。ㄈ鏔、O或N),則使H原予幾乎成為“裸露”的質(zhì)子,帶部分正電荷。這樣的分子之間,氫核與帶部分負(fù)電荷的非金屬原子相互吸引而產(chǎn)生的比分子間作用力稍強(qiáng)的作用力,即氫鍵。
2、氫鍵的定義:半徑小、電負(fù)性大的原子與H核之間的很強(qiáng)的作用叫氫鍵。
氫鍵是一種比較強(qiáng)的分子間作用力。
3、氫健的形成條件:H原子與電負(fù)性大而半徑小的非金屬元素原子(如F、O、N)間形成共價(jià)鍵。 4、氫鍵的表示方法:X—H···Y(X、Y可相同,也可不同)
用“…”來表示氫鍵,注意三個(gè)原子(H—
5、X…Y)要在同一條直線上。
5、氫鍵的方向性與飽和性:
氫鍵具有方向性與飽和性。所謂飽和性是指H原子形成一個(gè)共價(jià)健后,通常只能再形成一個(gè)氫鍵。這是因?yàn)镠原子比X、Y原子小得多,當(dāng)形成X—H···Y后,第二個(gè)Y原子再靠近H原子時(shí),將會(huì)受到已形成氫鍵的Y原子的電子云的強(qiáng)烈排斥。而氫鍵的方向性是指以H原子為中心的3個(gè)原子X—H···Y盡可能在一條直線上,這樣X原子與Y原子間的距離較遠(yuǎn),斥力較小,形成的氫鍵穩(wěn)定。
6、氫鍵的存在與分類
(1)氫鍵只存在于固態(tài)、液態(tài)物質(zhì)中,氣態(tài)時(shí)無氫鍵。
(2)氫鍵的分類:
6、
① 分子間氫鍵:一個(gè)分子中的X—H與另一個(gè)分子的Y結(jié)合而成的氫鍵成為分子間氫鍵。如:水分子之間、甲酸分子之間,以及氨分子與水分子之間等。一般成直線型。
② 分子內(nèi)氫鍵:在某些分子內(nèi)X—H鍵與Y原子可形成分子內(nèi)的氫鍵。不能在一條直線上。
7、氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響
(1)對(duì)熔、沸點(diǎn)的影響:分子間氫鍵使物質(zhì)的熔沸點(diǎn)升高,分子內(nèi)氫鍵使物質(zhì)的熔沸點(diǎn)降低。
(2)對(duì)溶解度的影響:溶質(zhì)分子與溶劑分子之間形成氫鍵使溶質(zhì)溶解度增大。分子內(nèi)氫鍵會(huì)降低在極性溶劑中的溶解度。
7、 8、影響氫鍵強(qiáng)弱的因素:與X—H···Y中X、Y原子的電負(fù)性及半徑大小有關(guān)。X、Y原子的電負(fù)性越大、半徑越小,形成的氫鍵就越強(qiáng)。常見的氫鍵的強(qiáng)弱順序?yàn)椋?
F—H···F > O—H···O > O—H···N > N—H···N
[科學(xué)研究]1、為何NH3、H2O、 HF的熔沸點(diǎn)比同主族相鄰元素的氫化物的熔沸點(diǎn)高呢?
NH3、H2O、 HF熔、沸點(diǎn)反常的原因是這些物質(zhì)分子間形成了氫鍵,使它們的熔、沸點(diǎn)升高。
2、為何NH3極易溶于水?NH3分子與水分子間形成了氫鍵,故NH3能極易溶于水。
3、硝酸的熔點(diǎn)比醋酸低
8、。硝酸形成了分子內(nèi)氫鍵,而醋酸形成了分子間氫鍵
4、水的密度比冰的密度大。在固態(tài)水(冰)中,水分子大范圍地以氫鍵互相聯(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,因此冰能浮在水面上。
小結(jié):氫鍵、化學(xué)鍵與范德華力
?
存在
強(qiáng)弱
影響范圍
化學(xué)鍵
原子間、離子間
強(qiáng)烈
化學(xué)性質(zhì)
范德華力
分子間
較弱
物理性質(zhì)
氫鍵
固態(tài)、液態(tài)部分分子間
較強(qiáng)
物理性質(zhì)
【你知道嗎】通過學(xué)習(xí)分子間作用力的知識(shí)并結(jié)合干冰的晶體模型,你知道下列問題的答案嗎?
(1)構(gòu)成分子晶體的微粒是什么?分子晶體中微粒間的作用力是什么?
(2)分子晶體有哪些共同的物理性質(zhì)?為什么它們具有這些共同的物理性質(zhì)?