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第四单元分子间作用力分子晶体学习目标知识与技能1．了解范德华力的类型，把握范德华力大小与物质物理性质之间的辨证关系2．初步认识影响范德华力的主要应素，学会辨证的质量分析法3．理解氢键的本质，能分析氢键的强弱，认识氢键的重要性4．加深对分子晶体有关知识的认识和应用过程与方法1.了解物质的性质与结构的一般关系。情感态度与价值观1.辩证地理解物质的性质及其影响的因素2.理解实验数据和理论数据之间的差异，并学会探究差异产生的原因。【提问】【板书】【讲述】【板书】【讲述】【板书】【板书】在之前的课中我们已经学习了几种晶体？离子晶体——离子键金属晶体——金属键原子晶体——共价键今天我们要来学习第四种晶体——分子晶体。我们知道水有三种状态，常温下是液态，当温度超过水的沸点后，水会变成气态，就是水蒸气。而当温度低于水的凝固点时，水会变成固态，也就是冰。那么为什么水可以有这三种状态呢?最根本的原因就是水分子之间存在着分子间作用力，分子间作用力的大小，决定了水处于什么样的状态。一、分子间作用力常见的分子间作用力主要有两种，第一种是范德华力，另一种是氢键。首先我们来学习范德华力。首先，什么是范德华力？1.范德华力范德华力是固体、液体和气体分子之间普遍存在的一种相互作用力，它使得许多共价分子能聚集在一起并以一定的凝聚态存在。那么范德华力有哪些特点呢？请同学们先来看一组数据分子范德华力/kJ·mol-1键能/kJ·mol-1HCl21.14432HBr23.11366HI26.00298表格中给出的数据分别是三种分子中分子间的范德华力大小，以及他们分子内共价键能的大小，我们可以很容易的看出范德华力的大小和化学键的大小相比，范德华力要小的多。这就是范德华力的一个特征（1）特点(1)作用力通常比化学键小得多，只有化学键键能的1/10－1/100。范德华力的作用能一般只有2－20kJ/mol，而化学键的键能一般为100－600kJ/mol.【板书】【讲述】【讲述】【提问】【讲述】【提问】【提问】【讲述】范德华力的第二个特征是(2)无方向性和饱和性，不是化学键，作用力的实质是一种静电作用。（2）影响范德华力的因素那么范德华力的与什么有关呢？影响范德华力的因素有很多，如分子大小，分子空间构型和分子中电荷分布是否均匀等。我们来看刚才的表格分子范德华力/kJ·mol-1键能/kJ·mol-1HCl21.14432HBr23.11366HI26.00298氯化氢，溴化氢和碘化氢，他们都是卤化氢，相对分子质量依次增大，范德华力也依次增大——对于组成和结构相似的分子，范德华力一般随着相对分子质量的增大而增大。那么对于相对分子质量相同或者相近的分子，我们如何去比较范德华力的大小呢？CO是极性分子，N2是非极性分子，分子的极性越大，分子结构越不对称，范德华力就越大。范德华力是一种分子间作用力，我们来想象一下他会影响分子的哪些性质。化学式相对分子质量熔点/℃沸点/℃F238-219.6-188.1Cl271-101-34.6Br2160-7.258.5I2254113.5184.4我们看到这张表格，组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，分子间作用力越大，分子晶体的熔沸点越高。如同卤素分子分子晶体要熔化、要汽化都要克服分子间的作用力。分子间作用力越大，物质熔化和汽化时需要的能量就越多，物质的熔点和沸点就越高。范德华力对溶解度也有影响，溶质分子和溶剂分子间范德华力越大（或）接近，则溶质分子的溶解度越大，符合“相似相溶原理”。如Br2、I2与苯分子间的作用力较大，故溴、碘易溶于苯中，而水与苯分子间的作用力很小，故水很难溶于苯中。关于范德华力的知识点我们已经讲完了，那他和化学键有什么区别呢【提问】【练习】【提问】【讲述】【讲述】【讲述】【讲述】【板书】【讲述】【提问】请同学们和我一起总结一下化学键范德华力概念相邻原子间强烈的相互作用把分子聚集在一起的作用力存在范围分子内、原子间分子间作用力较强比化学键弱得多影响的性质主要影响化学性质主要影响物理性质（熔沸点）下列各组物质汽化或熔化时，所克服的粒子间作用力属于同种类型的是A．碘和干冰的升华√（范德华力）B．二氧化硅和生石灰的熔化（共价键离子键）C．氯化钠和铁的熔化（离子键金属键）D．溴和煤油的蒸发√（范德华力）我们再来比较一组物质的熔沸点高低H2O＿H2S＿H2Se＿H2Te按照我们所学的知识，这两组物质的的熔沸点应该依次增大，可是在现实生活中，我们知道常温下水是液态，和硫化氢是气态，那么是不是我们所学的知识有错误呢？世界上的物质原理非常复杂，往往对于一个现象，影响他的会有上百种原因。分子间的作用力并不只有范德华力，还有另一种力——氢键。就是氢键造成了水熔沸点的反常现象。那么氢键是一种什么样的作用力呢？我们一起来学习。首先先来分析一下水分子，水分子由氢原子和氧原子构成，键角为104°30′氧原子是一个电负性非常强的原子，他与氢原子结合是以极性共价键的形式，电子对强烈的偏向了氧原子一端，以至于氢原子几乎成为一个裸露的原子核，近乎于氢离子，所以氢会强烈的吸引电子。如果这时候有一个带着孤对电子的原子靠近他，他便会强烈的吸引这个电子。氧原子中有两对孤对电子，当一个水分子中的氢原子和另一个水分子中的氧原子靠近的时候，他们就会强烈的吸引，这样的强烈吸引作用就叫做氢键。2.氢键（1）定义氢键的定义：除范德华力外的另一种分子间作用力，它是由已经与电负性很强的原子形成强极性共价键的氢原子（几乎成为“裸露”的质子）与另一分子中电负性很强的原子中的孤对电子之间的作用力，其本质依然是静电作用氢键的形成条件是什么呢？名为氢键，首先分子中肯定要含有H原子，且H原子必须与电负性大，原子半径小的原子(X原子）形成强极性键②H原子与另一分子中的电负性大、原子半径小且有孤对电子的元素原子（Y原子）间产生静电吸引。那么氢键用什么方法来表示呢X－H···Y表示式中的实线表示共价键，虚线表示氢键，X和Y可以是同种原子，也可以是不同种原子，但都是电负性较大、半径极小的非金属原子（一【讲述】【讲述】【讲述】【讲述】【讲述】【讲述】般就是N、O、F）,且Y原子有孤对电子。和范德华力不同，氢键是具有方向性和饱和性的。XY原子的电负性越大，原子半径越小，氢键的强度就越大。且F—H···FO—H···ON—H···N氢键既可以存在于分子内，也可以存在于分子间，不像范德华力只能存在于分子间。分子间氢键的形成使物质的沸点和熔点升高。分子内氢键的生成往往会降低分子间作用力，从而使物质的沸点和熔点降低。邻羟基苯甲醛和对羟基苯甲醛，他们都可以形成氢键，对羟基苯甲醛形成的是分子间的氢键，和邻羟基苯甲醛形成的是分子内的氢键。我们来看下他们的物理性质对羟基苯甲醛熔点115℃，沸点是250℃，常温下是固体，而邻羟基苯甲醛熔点只有2℃，沸点为196.5℃，常温下是液体，这样的性质差异就是由氢键引起的。在这张图中，我们可以看到，按照范德华力的规律，同周期元素氢化物的熔沸点应该越来越高，但是在NOF三个元素的氢化物熔沸点异常的高，可以看出分子间的氢键会使物质的熔沸点升高。除了对物质的熔沸点有所影响外，氢键还会影响物质的哪些性质呢？溶质分子与溶剂分子之间形成氢键使溶解度增大如氨极易溶于水，就是因为氨分子与水分子之间形成了氢键。●●●【讲述】【讲述】【提问】【小结】【板书】【提问】【提问】我们看到水分子中的氢原子被氨中的氮原子强烈的吸引着，也就是应为这样，氨水会显碱性。大家都知道冰会浮在水面上，那是因为冰的密度比水小，那么为什么会有这样的现象呢？这也是因为氢键。一个氧原子有两对孤对电子，他可以和两个水分子形成氢键，而两个氢原子也可以再结合两个水分子形成氢键，在固态水（冰）中，水分子大范围地以氢键互相联结，形成相当疏松的晶体，从而在结构中有许多空隙，造成体积膨胀，密度减小，因此冰能浮在水面上。学完了范德华力和氢键，我们来做一个小结。范德华力是普遍存在的一种分子间作用力，属于电性作用。这种作用力比较弱。范德华力越强，物质的熔点和沸点越高。氢键属于一种较强的分子间作用力，既可以存在于分子之间，也可以存在于复杂分子的内部。氢键的存在使物质具有某些特殊性质。我们知道离子通过离子键形成了离子晶体，原子通过了共价键形成了原子晶体，而金属原子通过金属键形成了金属晶体，那么学完了分子间作用力，分子通过分子间作用力会形成什么样的晶体呢？这就是我们今天要学的第二个内容——分子晶体。二、分子晶体（1）定义首先，什么是分子晶体1.分子通过分子间作用力结合形成的晶体称为分子晶体，一般来说有低熔点、低沸点、硬度小的性质。那么有哪些物质是分子晶体呢？（1）所有非金属氢化物如水、硫化氢、氨、氯化氢、甲烷等（2）部分非金属单质如卤素（X2）、氧（O2）、硫（S8）、氮（N2）、白磷（P4）、碳60（C60）等（3）部分非金属氧化物如CO2、P4O6、P4O10、SO2等（4）几乎所有的酸（而碱和盐则是离子晶体）（5）绝大多数有机物的晶体我们以干冰和冰为例来研究一下分子晶体的结构【提问】【讲述】【讲述】【提问】【练习】【总结】这个是干冰的结构，CO2分子处于8个顶点和6个面心1个干冰晶体晶胞中含有4个CO2分子与CO2分子距离最近的CO2分子共有12个冰中1个水分子周围有４个水分子这5个水分子形成空间正四面体结构平均每一个水分子实际形成2个氢键。分子晶体的熔沸点该怎么比较呢？（1）组成和结构相似的物质，分子量越大，熔沸点越高。（注意氢键）烷烃、烯烃、炔烃、饱和一元醇、醛、羧酸等同系物的沸点均随着碳原子数的增加而升高。分子间有氢键的物质（HF、H2O、NH3等）熔、沸点反常高。形成分子内氢键的物质，其熔、沸点低于形成分子间氢键的物质。（2）在烷烃的同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔沸点越低。如沸点：正戊烷异戊烷新戊烷；芳香烃及其衍生物苯环上的同分异构体一般按照“邻位间位对位”的顺序。（1）试判断：①SiO2，②CO2，③CS2④NaCl晶体的熔点由高到低排列的顺序是①④③②.（填相应物质的编号）。（2）在一定温度下，用x射线衍射法测干冰晶胞,已知CO2分子之间最短距离为acm，该温度下干冰的密度为多少？