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歡迎進入化學課堂 第四單元分子間作用力分子晶體 學習目標1 了解范德華力的類型 把握范德華力大小與物質物理性質的關系 2 初步認識影響范德華力的主要因素 3 理解氫鍵的本質 能了解氫鍵的強弱 認識氫鍵的重要性 4 加深對分子晶體有關知識的認識和應用 一 分子間作用力 分子與分子之間存在著一種能把分子聚集在一起的作用力 這種作用力就叫分子間作用力 實質 是一種靜電作用 它比化學鍵弱很多 范德華力和氫鍵是兩種最常見的分子間作用力 一 范德華力1 特點 只存在于分子間 包括單原子分子 只有分子充分接近時才有相互作用 300 500pm 范德華力一般沒有飽和性和方向性 2 影響范德華力的因素 主要有 分子的大小 分子的空間構型 分子中電荷分布是否均勻 分子的組成和結構相似時 相對分子質量越大 范德華力越大 3 范德華力對分子構成的物質性質的影響 分子構成的物質 其相對分子質量越大 則范德華力越大 物質的熔沸點越高 相對分子質量相近 分子極性越大 物質的熔沸點越高 若溶質分子能與溶劑分子形成較強的范德華力 則溶質在該溶劑中的溶解度較大 水分子中的O H鍵是一種極性很強的共價鍵 氧原子與氫原子共用的電子對 電子云 強烈的偏向氧原子 于是H原子變成了一個幾乎沒有電子云的 半徑極小的帶正電的核 裸露的質子 這樣 一個水分子中相對顯正電性的氫原子 就能與另一個水分子中相對顯負電性的氧原子的孤電子對接近并產(chǎn)生相互作用 這種相互作用叫做氫鍵 記作X H Y 1 形成氫鍵必須具備的條件 1 分子中有H原子 2 X H Y中的X和Y原子元素的電負性大 半徑小 且有孤電子對 實際上 只有N O F三種元素才能滿足第二個條件 它們的氫化物可以形成氫鍵 此外 無機含氧酸和有機羧酸 醇 胺以及蛋白質和某些合成高分子化合物等物質的分子 或分子鏈 之間都存在有氫鍵 因為這些物質的分子中含有F H O H或N H鍵 2 氫鍵的特點 氫鍵和范德華力類似 也是一種分子間作用力 它比化學鍵弱但比范德華力強 氫鍵有飽和性和方向性 分子中每一個X H鍵中的H只能與一個Y原子形成氫鍵 如果再有第二個Y與H結合 則Y與Y之間的斥力將比H Y之間的引力大 也就是說H原子沒有足夠的空間再與另一個Y原子結合 X H Y系統(tǒng)中 X H Y一般在同一直線上 這樣才可使X和Y距離最遠 兩原子間的斥力最小 系統(tǒng)更穩(wěn)定 氫鍵的強弱與X和Y的電負性大小有關 一般X Y元素的電負性越大 半徑越小 形成的氫鍵越強 例如 F H F O H O N H N 3 氫鍵的存在 1 分子間氫鍵 2 分子內(nèi)氫鍵 一個分子內(nèi)的X H鍵中的H與另一個分子內(nèi)的Y原子相結合而成的氫鍵稱為分子間氫鍵 有同種分子間與不同分子間 一個分子的X H鍵中的H與其分子內(nèi)部的Y原子相結合而成的氫鍵稱為分子內(nèi)氫鍵 如 鄰硝基酚 分子間氫鍵會增強分子間作用力 分子內(nèi)氫鍵則削弱分子間作用力 4 氫鍵對化合物性質的影響 對熔沸點的影響 分子間氫鍵的存在 當物質從固態(tài)轉化為液態(tài)或由液態(tài)轉化為氣態(tài)時 不僅需要克服分子間作用力 還需提供足夠的能量破壞氫鍵 因而使物質的熔 沸點升高 請分別比較碳族 氮族 氧族 鹵族氫化物沸點高低 分子內(nèi)氫鍵的存在 由于削弱了分子間作用力 使物質的熔沸點降低 NH3 H2O和HF的熔沸點比同族其它氫化物高就是由于分子間形成了氫鍵 對物質溶解度的影響 溶質與溶劑分子間若形成氫鍵 則會大大增加溶質在該溶劑中的溶解度 乙醇分子與H2O分子可形成氫鍵 使二者可以任意比例混合 低級的醇 醛 酮可溶于水 在自然界 H2O分子中的H與巖石中的氧形成氫鍵 而使巖石中離子溶于水 造成巖石風化 溶質分子內(nèi)部形成氫鍵 則它在極性溶劑中溶解度降低 在非極性溶劑中溶解度增大 如鄰硝基酚和對硝基酚 二者在水中的溶解度之比為0 39 1 而在苯中溶解度的比例為1 93 1 其主要原因是由于前者硝基中的氧與鄰位酚羥基中的氫形成了分子內(nèi)氫鍵 小結 分子間氫鍵的形成會增大分子間作用力 使物質的熔沸點升高 硬度增大 黏度增大 且分子間氫鍵數(shù)量越多 熔沸點越高 分子內(nèi)氫鍵的形成則會削弱分子間作用力 使物質的熔沸點降低 硬度減小 黏度減小 物質若能與水形成分子間氫鍵 則一般在水中具有較大的溶解度 1 下列現(xiàn)象中 不能用氫鍵知識解釋的是A 水的汽化熱大于其他液體B 冰的密度比水小C 水的熱穩(wěn)定性比H2S大D 水在4 的密度最大 2 下列物質中 分子間不能形成氫鍵的是A NH3B N2H4C CH3COOHD CH3COCH3 C D 3 硫酸與磷酸的相對分子質量相等 但磷酸的熔點比硫酸的高 為什么 4 預測對羥基苯甲醛與鄰羥基苯甲醛熔點的高低 并解釋 前者形成分子間氫鍵 后者則形成分子內(nèi)氫鍵 與形成氫鍵的數(shù)量有關 一個硫酸分子最多形成兩個氫鍵 而一個磷酸最多可以三個 二 分子晶體 1 概念分子通過分子間作用力構成的晶體叫分子晶體 例如 冰 干冰 白磷 碘 2 分子晶體的物理性質 熔 沸點較低 硬度較小 3 常見的分子晶體 非金屬氫化物例如 CH4 H2O NH3 HF 部分非金屬單質例如 鹵素 O2 S P4 Ar C60 部分非金屬氧化物例如 CO2 SO2 SO3 P2O5 P4O10 幾乎所有的酸例如 H2SO4 HNO3 H3PO4 H3AsO4 HClO HI H2SiO3 絕大多數(shù)有機物例如 各類烴 鹵代烴 醇 醛 羧酸 酯 糖類 蛋白質 4 幾種重要的分子晶體結構 干冰 面心立方 每個晶胞中CO2的實際分子數(shù)為晶體中與CO2等距離且最近的CO2共有 4個 12個 白磷 正四面體 鍵角為60 幾種常見的晶體結構和性質 分子 原子 陰陽離子 金屬離子和自由電子 構成微粒 CO2 Ne C SiO2 Na Mg Al Fe NaCl CsCl 舉例 固態(tài)或熔融態(tài)不導電溶于水可能導電 一般不導電 固體不導電溶于水或熔融狀態(tài)能導電 好 導電性 較小 很大 較大 較大 硬度 較低 很高 較高 較高 熔沸點 分子間作用力 共價鍵 離子鍵 金屬鍵 微粒間作用力 分子晶體 原子晶體 離子晶體 金屬晶體 晶體類型的判斷 從組成上判斷 從構成晶體的微粒進行判斷從性質上判斷 熔沸點和硬度 高 原子晶體 中 離子晶體 低 分子晶體 金屬晶體 看具體情況而定 固態(tài)不導電 熔融狀態(tài)能否導電 導電 離子晶體 1 關于晶體的下列說法正確的是A 在晶體中只要有陰離子就一定有陽離子B 在晶體中只要有陽離子就一定有陰離子C 原子晶體的熔點一定比金屬晶體的高D 分子晶體的熔點一定比金屬晶體的低 A 2 實現(xiàn)下列變化時需克服相同類型作用力的是A 石墨和干冰的熔化B 食鹽和冰醋酸的熔化C 液溴和水的汽化D 碘和萘的升華 D 3 下列物質 NaOH Mg 金剛石 冰 干冰 NH4Cl 石英 白磷 鐵 鋁合金 金剛砂 玻璃 晶體硼 無定形碳 H2SO4中屬于離子晶體的有 屬于原子晶體的有 屬于金屬晶體的有 屬于分子晶體的有 4 下列八種晶體 A水晶B冰醋酸C氧化鎂D白磷E氬晶體F硫酸銨G鋁H金剛石 屬于原子晶體的化合物是 直接由原子構成的分子晶體是 含有共價鍵的離子晶體是屬于分子晶體的單質是 在一定條件下 能導電而不發(fā)生化學變化的是 受熱熔化后不發(fā)生化學鍵斷裂的是 受熱熔化需克服共價鍵的是 A E F DE G BD AH 5 比較下列幾組晶體熔沸點高低的順序 由高到低 1 金剛石 氯化鈉 晶體硅 干冰 金剛石 晶體硅 氯化鈉 干冰 2 石英 鋁硅合金 晶體硅 冰 石英 晶體硅 鋁硅合金 冰 3 氧化鈣 氯化鉀 氯化鈣 碘化鉀 氧化鈣 氯化鈣 氯化鉀 碘化鉀 4 氧化鎂 氧氣 水 氮氣 氧化鎂 水 氧氣 氮氣 6 有A B C三種晶體 分別由C H N C四種元素中的一種或幾種形成 對這三種晶體進行實驗 結果如下 晶體的化學式分別為 ABC 晶體的類型分別為 ABC 晶體中微粒之間的作用力分別為ABC NaCl C Na 離子晶體 原子晶體 金屬晶體 離子鍵 共價鍵 金屬鍵 7 HgCl2的稀溶液可用做手術刀的消毒劑 已知HgCl2的熔點是277 熔融狀態(tài)的HgCl2不能導電 且稀溶液有弱的導電能力 則下列敘述中正確的是A HgCl2屬于共價化合物B HgCl2屬于離子化合物C HgCl2屬于非電解質D HgCl2屬于弱電解質 AD 8 有關晶體的敘述中正確的是A 在二氧化硅晶體中 由硅氧原子構成的最小環(huán)中共有8個原子B 在12克金剛石中含C C鍵的數(shù)目為4NAC 干冰晶體熔化只需要克服分子間作用力D 金屬晶體是由金屬原子直接構成的 C 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全