专题3分子间作用力分子晶体

专题3微粒间作用力与物质性质。分子间存在作用力的事实：由分子构成的物质，在一定条件下能发生三态变化，说明分子间存在作用力。分子间存在一种把分子聚集在一起的作用力——分子间作用力常见的两种分子间作用力分子间作用力范德华力氢键范德华(J.D.vanderWaals,1837～1923)，荷兰物理学家。他首先研究了分子间作用力，1910年获诺贝尔物理学奖，因确立真空气体状态方程和分子间范德华力而闻名于世。(1)范德华力很弱，(2)范德华力一般没有饱和性和方向性分子HClHBrHI范德华力(kJ/mol)21.1423.1126.00共价键键能(kJ/mol)4323662981.范德华力是一种普遍存在于固体、液体和气体中分子间的作用力。（1）什么是范德华力范德华力与共价键的区别卤素单质的相对分子质量和熔、沸点的数据见表3-9。请你根据表中的数据与同学交流讨论以下问题：（1）卤素单质的熔、沸点又怎样的变化规律？（2）导致卤素熔、沸点规律变化的原因是什么？它与卤素单质相对分子质量的变化规律又怎样的关系？单质相对分子质量熔点/℃沸点/℃F238-219.6-188.1Cl271-101.0-34.6Br2160-7.258.8I2254113.5184.4表3-9卤素单质的相对分子质量和熔、沸点结论：对于组成和结构相似的分子，其熔、沸点一般随着相对分子质量的增大而升高(2)范德华力与相对分子质量的关系对于组成和结构相似的分子，其范德华力一般随着相对分子质量的增大而增大分子HClHBrHIAr相对分子质量36．58112840范德华力(kJ/mol)21.1423.1126.008.50熔点/℃-114.8-98.5-50.8沸点/℃-84.9-67-35.4结论：（1）组成和结构相似的分子，一般相对分子质量越大，范德华力越大。克服分子间作用力使物质熔化和气化就需要更多的能量，熔、沸点越高。（2）分子的大小、分子的空间构型和分子的电荷分布是否均匀等，都会对范德华力产生影响。2.影响范德华力大小的因素范德华力对物质性质的影响结论：（1）影响物质的类型：由分子构成的物质（2）影响由分子组成物质的一些物理性质：如熔点、沸点、溶解度等。例：氧气在水中的溶解度比氮气大，原因是氧分子与水分子之间的范德华力大问题：范德华力对什么样的物质的什么性质产生影响？教科书P54几种类型的范德华力作用微粒作用力强弱意义化学键范德华力相邻原子之间作用力强烈影响物质的化学性质和物理性质分子之间作用力微弱影响物质的物理性质（熔、沸点及溶解度等）化学键与范德华力的比较1.下列物质中，其沸点可能低于SiCl4的是()A.GeCl4B.SiBr4C.CCl4D.NaClC练习2.下列叙述正确的是()A.氧气的沸点低于氮气的沸点B.稀有气体原子序数越大沸点越高C.分子间作用力越弱，则由分子组成的物质熔点越低D.同周期元素的原子半径越小越易失去电子BC3.将干冰气化，破坏了CO2分子晶体的.将CO2气体溶于水，破坏了CO2分子的.分子间作用力共价键练习4.请预测的熔沸点高低（1）HF、HCl、HBr、HI（2）H2O、H2S、H2Se、H2Te事实是否是这样的吗？H2OH2SH2SeH2TeHFHClHBrHINH3PH3AsH3SbH3CH4SiH4GeH4SnH4一些氢化物的沸点结论：H2O、NH3、HF比同主族氢化物的沸点高？猜想：H2O、NH3、HF除了范德华力之外，是否还存在一种作用力？•氢键：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大的原子（F、O、N等）形成共价键的H原子遇另一分子中电负性大原子半径小且有孤对电子的原子（如F、O、N）能形成氢键。•注意：氢键是另一种分子间作用力，不属于化学键。2.氢键：在H2O分子中，由于O原子吸引电子的能力很强，H—O键的极性很强，共用电子对强烈地偏向O原子，亦即H原子的电子云被O原子吸引，使H原子几乎成为“裸露”的质子。这个半径很小、带部分正电荷的H核，就能与另一个H2O分子中带部分负电荷的O原子的孤电子对接近并产生相互作用。这种静电相互作用就是氢键。水分子间形成的氢键H2O中氢键的形成过程在水分子中的O—H中，共用电子对强烈的偏向氧原子，使得氢原子几乎成为“裸露”的质子，其显正电性，它能与另一个水分子中氧原子的孤电子对产生静电作用，从而形成氢键。氢键成因探究思考讨论：从H2O、NH3、HF的成键情况和中心原子价层电子等讨论形成氢键的条件（1）氢键的形成条件X、Y为电负性大，而原子半径较小的且有孤对电子非金属原子，可相同也可不同，如F、O、N等。（2）氢键的表示方法：X—H···Y氢键（3）氢键键能大小：F—H…FO—H…ON—H…N氢键键能(kJ/mol)28.118.820.9共价键键能(kJ/mol)568462.8390.8氢键——比范德华力要强而比化学键弱的分子间作用力(4)氢键的强弱与X和Y的电负性大小有关一般X、Y元素的电负性越大，半径越小，形成的氢键越强。例如：F-H···F﹥O-H···O﹥N-H···N•教科书P561.请解释物质的下列性质：（1）NH3极易溶于水。（2）氟化氢的熔点比氯化氢的高。2.邻羟基苯甲酸和对羟基苯甲酸是同分异构体,预测对羟基苯甲醛与邻羟基苯甲醛熔点的高低，并解释。HOHHOOOC•对羟基苯甲酸能形成分子间氢键•邻羟基苯甲酸能形成分子内氢键HOOH对羟基苯甲酸HHOOO邻羟基苯甲酸C•为什么冰的密度比液态水小?•解释水结冰时体积膨胀、密度减小的原因。•氢键在生命体分子中的作用？•教科书P56水分子三态与氢键的关系水分子间形成的氢键在固态水（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。（6）氢键对物质性质的影响①对熔点和沸点的影响分子间形成氢键会导致物质的熔沸点升高分子内形成氢键则会导致物质的熔沸点降低②对溶解度的影响溶质分子与溶剂分子之间形成氢键使溶解度增大。•从氢键的角度分析造成醋酸、硝酸二种相对分子质量相近的分子熔沸点相差较大的可能原因。化学键、氢键和范德华力的比较化学键氢键范德华力概念范围强度比较性质影响物质分子间存在的微弱相互作用分子间比化学键弱得多随范德华力的增大，物质的熔沸点升高、溶解度增大比化学键弱得多，比范德华力稍强分子中含有与H原子相结合的原子半径小、电负性大、有孤对电子的F、O、N分子间（内）电负性较大的成键原子通过H原子而形成的静电作用分子间氢键使物质熔沸点升高硬度增大、水中溶解度增大分子内氢键使物质熔沸点降低、硬度减小影响物质的化学性质和物理性质相邻的原子或离子之间的强烈的相互作用。原子或离子很强烈,克服它需要较高的能量1．下列物质中不存在氢键的是（）A．冰醋酸中醋酸分子之间B．一水合氨分子中的氨分子与水分子之间C．液态氟化氢中氟化氢分子之间D．可燃冰（CH4·8H2O）中甲烷分子与水分子之间D练习2．固体乙醇晶体中不存在的作用力是()A．极性键B．非极性键C．离子键D．氢键影响C练习3．下列有关水的叙述中，可以用氢键的知识来解释的是()A．水比硫化氢气体稳定B．水的熔沸点比硫化氢的高C．氯化氢气体易溶于水D．0℃时，水的密度比冰大BD4．下列说法不正确的是()A．分子间作用力是分子间相互作用力的总称B．范德华力与氢键可同时存在于分子之间C．分子间氢键的形成除使物质的熔沸点升高外，对物质的溶解度、硬度等也有影响D．氢键是一种特殊的化学键，它广泛地存在于自然界中D图3-35是干冰(CO2)分子晶体模型。通过学习有关分子间作用力的知识，你知道下列问题的答案吗？1.构成分子晶体的微粒是什么？分子晶体中微粒间的作用力是什么？2.分子晶体有哪些共同的物理性质？为什么它们具有这些共同的物理性质？分子晶体（1）分子间以分子间作用力相结合的晶体叫分子晶体。（2）构成分子晶体的粒子是：（3）微粒间的相互作用是：由于分子晶体的构成微粒是分子，所以分子晶体的化学式几乎都是分子式。1.分子晶体的概念及其结构特点：分子范德华力不对，分子间氢键也是一种分子间作用力，如冰中就同时存着范德华力和氢键。思考：是不是在分子晶体中分子间只存在范德华力？由于分子间作用力很弱，所以分子晶体一般具有：①较低的熔点和沸点；②较小的硬度；③固体及熔融状态不导电。有的溶于水能导电。2.分子晶体的物理特性(1)所有非金属氢化物：H2O、H2S、NH3、CH4、HX(2)大多数非金属单质:X2、N2、O2、H2、S8、P4、C60(3)大多数非金属氧化物:CO2、SO2、N2O4、P4O6、P4O10(4)几乎所有的酸：H2SO4、HNO3、H3PO4(5)大多数有机物：乙醇，冰醋酸，蔗糖3.典型的分子晶体4、分子晶体熔、沸点高低的比较规律分子晶体要熔化或汽化都需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、沸点就越高。因此，比较分子晶体的熔、沸点高低，实际上就是比较分子间作用力（包括范德华力和氢键）的大小。（1）组成和结构相似的物质，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、沸点升高且不遵循上述规律。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。相对分子质量越大，熔沸点越高。（2）在碳原子数相同的烷烃的同分异构体中，一般来说，支链数越多___________。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“____________________”的顺序。熔沸点越低邻位间位对位CO2和SiO2的一些物理性质如下表所示。请你从两种晶体的构成微粒及微粒间作用力的角度，分析导致干冰和二氧化硅晶体性质差异的原因。5.干冰的晶体结构（1）二氧化碳分子的位置：在晶体中截取一个最小的正方体，正方体的八个顶点都落到CO2分子的中心，在这个正方体的每个面心上还有一个CO2分子。8×1/8+6×1/2=412个（2）每个晶胞含二氧化碳分子的个数（3）与每个二氧化碳分子等距离且最近的二氧化碳分子有由此可见，与CO2分子距离最近的CO2分子共有12个。小结：1.晶体类型的判断：一是看构成晶体微粒的种类，二是看微粒之间的作用力2.由晶体性质可推断晶体类型，由晶体类型也可推断晶体的性质。几种类型晶体的结构和性质比较晶体类型金属晶体离子晶体原子晶体分子晶体结构构成微粒微粒间作用力性质熔、沸点硬度导电性举例金属阳离子和自由电子阴、阳离子原子分子金属键离子键共价键分子间作用力较高很高少数很高或很低较低多数较大少数较小较大很大较小良导体不导电Cu、AlNaCl、CsCl金刚石、SiO2干冰、冰熔化或溶于水导电固体及熔融状态不导电,有的溶于水能导电。晶体熔沸点高低的判断1.不同晶体类型的物质：原子晶体离子晶体分子晶体2.同种晶体类型的物质：⑴离子晶体晶体内微粒间作用力越大，熔沸点越高⑵原子晶体离子所带电荷越多、离子半径越小，晶格能越大，离子键越强，晶体熔沸点越高、硬度越大。原子半径越小、键长越短、键能越大，共价键越强，晶体熔沸点越高、硬度越大。⑷分子晶体组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高；具有分子间氢键的分子晶体，分子间作用力显著增大，熔沸点升高。相对分子质量相近的分子晶体，分子极性越大，分子间作用力越大，熔沸点越高；⑶金属晶体金属原子半径越小、单位体积内自由电子数目越多，金属键越强，晶体熔沸点越高、硬度越大。混合晶体石墨的晶体结构模型石墨晶体的结构特点和性质分层的平面网状结构，层内C原子以与周围的个C原子结合，层间为；层内最小环有个C原子组成；每个C原子被个最小环所共用；每个最小环含有个C原子，个碳碳键；C原子与碳碳键个数比为。共价键3分子间作用力63232︰3（2）石墨晶体的导电性和润滑性（1）石墨晶体的结构特点1.下列物质中，固态时一定是分子晶体的是A.酸性氧化物B.非金属单质C.碱性氧化物D.含氧酸D2.下列哪种情况下，一