搜索
第四单元分子间作用力分子晶体哪些物质通常以分子形式存在？在这些分子中可能存在哪些化学键？提示某些非金属的单质(如O2、Ar等)，部分氧化物(CO2、SO2等)，氢化物(NH3、HCl等)，含氧酸(H2SO4、HNO3、H2CO3等)以及大多数有机物都是以分子形式存在。这些分子中可能存在共价键。以分子形式存在的物质其熔、沸点高吗？提示以分子形式存在的物质的熔、沸点一般不高。1．2．掌握两种重要的分子间作用力(范德华力、氢键)的本质及其对物质性质的影响。掌握影响范德华力和氢键大小的因素。1．2．分子之间都存在的一种_________，叫分子间作用力。分子间作用力实质上是一种_____作用，它比化学键___得多。_________和_____是两种最常见的分子间作用力。范德华力是_________普遍存在的相互作用力，它使得许多物质能以一定的凝聚态(固态和液态)存在。笃学一范德华力1．分子间作用力2．范德华力的概念相互作用静电弱范德华力氢键分子之间(1)范德华力约比化学键键能小1～2个数量级，且没有方向性和饱和性。(2)分子的极性越大，范德华力越___。(3)结构和组成相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越___。范德华力主要影响物质的_________，如_____、_____，范德华力越大，物质的熔沸点越高；化学键主要影响物质的_________。3．范德华力的强弱4．范德华力的大小对物质性质的影响大大物理性质熔点沸点化学性质概念：氢键是除范德华力外的另一种_______作用力，它是由_____________________________________________________________________________________________________________________。氢键的存在，__________了水分子之间的作用力，使水的熔、沸点较高。形成条件：研究证明，氢键普遍存在于已经与_______________________原子形成共价键的氢原子与另外的______________________原子之间。例如，不仅氟化氢分子之间以及氨分子之间存在氢键，而且它们跟水分子之间也存在氢键。笃学二氢键的形成1．2．分子间水分子中的氢)与另一个分子中电负性很强的原子(如水分大大加强等电负性很大的F等电负性很大的已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(如子中的氧)之间的作用力N、O、FN、O、强度：尽管人们把氢键也称作“键”，但与化学键比较，氢键属于__________________，其大小介于_______________________，约为化学键的十分之几，_______化学键。3．一种较弱的作用力学键之间不属于范德华力和化分子晶体的概念：分子通过_____________构成的固态物质，称为分子晶体。分子晶体中存在的微粒：_____。微粒间的作用力：_____________。分子晶体的物理性质由于分子晶体中相邻分子靠_______________相互作用，因此分子晶体有熔、沸点___、硬度___、易升华的特性。笃学三分子晶体1．2．3．4．分子间作用力分子分子间作用力分子间的作用力低小(1)所有______________，如水、硫化氢、氨、甲烷等。(2)部分___________，如卤素(X2)、氧(O2)、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、碳60(C60)等。(3)部分_____________，如CO2、SO2、SO3、P4O6、P4O10等。(4)几乎所有的___，如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3、H2SO3等。(5)绝大多数_____________，如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。5．典型的分子晶体非金属氢化物非金属单质非金属氧化物酸有机物的晶体常见典型分子晶体的结构特征(1)分子间作用力只有范德华力——干冰①每个CO2分子周围等距离且最近的CO2分子有___个。②每个晶胞中含有CO2分子为__个。(2)分子间作用力既有范德华力又有氢键——冰。①水分子之间的主要作用力是_____，也存在_________。②_____有方向性，它的存在迫使在_____的每个水分子与_____方向的4个相邻水分子互相吸引。石墨是什么类型的晶体？每个最小环上碳原子个数与CC键之比为多少？答案混合晶体2∶36.冰的结构模型7．124氢键范德华力氢键中央周围在解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时，与化学键的强弱无关的变化规律是()。A．HF、HCl、HBr、HI的热稳定依次减弱B．金刚石的硬度大于硅，其熔、沸点也高于硅C．NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次减小D．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高答案D【慎思1】从下图可以看出，NH3、H2O和HF的沸点反常。例如，HF的沸点按沸点曲线的上升趋势应该在－90℃以下，而实际上是20℃；H2O的沸点按沸点曲线上升趋势应该在－70℃以下，而实际上是100℃。【慎思2】试用分子间作用力解释，为什么HF、H2O和NH3的沸点会反常。解析H2O、HF、NH3分子间存在氢键，氢键能使物质沸点升高。答案因为H2O、HF、NH3中的O、F、N三种元素的电负性较大，分子间形成了氢键，故H2O、HF、NH3的沸点会出现反常现象。分子晶体中一定有共价键吗？分子晶体熔化时破坏共价键吗？答案不一定，如稀有气体晶体中只有分子间作用力而无共价键。分子晶体熔化时只破坏分子间作用力，不破坏共价键。【慎思3】下列分子晶体，关于熔沸点高低叙述中，正确的是()。A．Cl2I2B．SiCl4CCl4C．NH3PH3D．C(CH3)4CH3(CH2)2CH3解析A、B选项属于无氢键存在的分子结构相似的情况，相对分子质量大的熔沸点高；C选项属于有氢键存在但分子结构相似的情况，存在氢键的熔沸点高；D选项属于相对分子质量相同，但分子结构不同的情况，支链多的熔、沸点低。答案B【慎思4】分子晶体能否导电？在什么条件下可以导电？答案由于构成分子晶体的粒子是分子，不管是晶体或晶体熔化成的液体，都没有带电荷的离子存在，因此，分子晶体以及它熔化成的液体都不导电。分子晶体溶于水时，水溶液有的能导电，如HCl溶于水；有的不导电，如C2H5OH溶于水。【慎思5】如何理解冰融化为水时密度增大？答案在冰的晶体中，每个水分子周围只有4个紧邻的水分子，由于水分子之间的主要作用力是氢键，氢键跟共价键一样具有方向性，即氢键的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶点方向的4个相邻水分子相互吸引，这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙。当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体，水分子间的空隙减小，密度反而增大。【慎思6】1．化学键与分子间作用力的比较要点一|范德华力与化学键化学键分子间作用力概论分子内相邻的原子间强烈的相互作用叫化学键把分子聚集在一起的作用力，叫分子间作用力，又称范德华力范围分子内原子间分子间(近距离)强弱较强比化学键弱得多对性质的影响主要影响物质的化学性质主要影响物质的物理性质主要包括：分子的大小，分子的空间构型以及分子中电荷分布是否均匀等。对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。(1)对物质熔、沸点的影响一般来说，组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔、沸点通常越高。如熔、沸点：I2Br2Cl2F2；RnXeKrArNeHe(2)对物质溶解性的影响如：在273K、101kPa时，氧气在水中的溶解量(0.049cm3·L－1)比氮气在水中的溶解量(0.024cm3·L－1)大，就是因为O2与水分子之间的作用力比N2与水分子之间的作用力大所导致的。2．影响范德华力的因素3．范德华力对物质性质的影响下列物质的变化过程中，有共价键明显被破坏的是()。A．I2升华B．NaCl颗粒被粉碎C．HCl溶于水得盐酸D．从NH4HCO3中闻到了刺激性气味【例1】►解析A．由I2分子组成的物质的升华是物理变化，共价键未被破坏。B.NaCl是离子化合物，其中有离子键无共价键，NaCl颗粒被粉碎的过程有离子键被破坏。C.HCl是共价型分子，分子中有共价键。HCl溶于水形成盐酸的过程中有变化：HCl===H＋＋Cl－，此变化中H—Cl共价键被破坏。D.NH4HCO3是由NH4＋和HCO3－组成的离子化合物，NH4＋与HCO3－之间的化学键是离子键。NH4＋内的有关原子之间、HCO3－内的有关原子之间的化学键是共价键。从NH4HCO3中闻到刺激性气味，是因为发生了化学反应：NH4HCO3===NH3↑＋CO2↑＋H2O。比较NH3与NH4＋、CO2与HCO3－的组成可知，NH4HCO3分解的过程既有离子键被破坏，又有共价键被破坏。答案CD电离或发生化学反应会导致化学键明显破坏。下列每组物质发生状态变化所克服的粒子间的相互作用属于同种类型的是()。A．食盐和蔗糖熔化B．金属钠和晶体硫熔化C．碘和干冰的升华D．二氧化硅和氧化钠熔化解析食盐熔化克服的是离子键，蔗糖熔化克服的是分子间作用力，故A选项错误。钠发生状态变化克服的是金属键，而硫发生状态变化克服的是分子间作用力，因此B选项也不正确。碘和干冰都属于分子晶体，状态改变克服的都是分子间作用力，故C选项符合题意。二氧化硅属于原子晶体，熔化时克服的是共价键，而氧化钠属于离子晶体，熔化时克服的是离子键，故D选项也不符合题意。答案C【体验1】►通常用X—H…Y表示氢键，其中X—H表示氢原子和X原子以共价键相结合，其中，X，Y代表电负性大而原子半径较小的非金属原子，如N、O、F等。氢键的键长是指X和Y的距离，氢键的键能是指X—H…Y分解为X—H和Y所需要的能量。在用X—H…Y表示的氢键中，氢原子位于其间是氢键形成的最重要的条件之一，同时，氢原子两边的X原子和Y原子所属元素具有很强的电负性，很小的原子半径是氢键形成的另一个条件。由于X原子和Y原子具有强烈吸引电子的作用，氢键才能存在。这类原子应该是位于元素周期表的右上角元素的原子，主要是氮原子、氧原子和氟原子。要点二|氢键及其对物质性质的影响1．表示形式2．形成条件尽管人们将氢键归结为一种分子间作用力，但是氢键既可以存在于分子之间，也可以存在于分子内部的原子团之间，如邻羟基苯甲酸分子内的羟基与羧基之间即存在氢键。不难理解，当氢键存在于分子内时，它对物质性质的影响与分子间氢键对物质性质产生的影响是不同的。邻羟基苯甲酸的氢键存在于分子内部，对羟基苯甲酸存在分子间氢键，因此对羟基甲酸的熔点、沸点分别比邻羟基苯甲酸的熔点、沸点高。氢键只影响物质的物理性质。3．类型4．氢键既有方向性又有饱和性范德华力与氢键主要影响物质的物理性质，如熔点、沸点等。组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，熔沸点越高，如熔沸点：O2N2，HIHBrHCl；组成和结构不相似的物质，分子极性越大，其熔沸点就越高，如熔沸点：CON2；在同分异构体中，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。5．范德华力和氢键对物质性质的影响下列说法中错误的是()。A．卤化氢中，以HF沸点最高，是由于HF分子间存在氢键B．H2O的沸点比HF的高，可能与氢键有关C．氨水中有分子间氢键D．氢键X—H…Y的三个原子总在一条直线上解析因氟化氢分子之间存在氢键，所以HF是卤化氢中沸点最高的；氨水中除NH3分子之间存在氢键，NH3与H2O，H2O与H2O之间都存在氢键，C正确；氢键中的X—H…Y三原子应尽可能的在一条直线上，但在特定条件下，如空间位置的影响下，也可能不在一条直线上，故D错。答案D【例2】►分子间形成氢键会导致物质的熔、沸点升高，NH3、H2O、HF分子间易形成氢键。关于氢键的下列说法中正确的是()。A．每个水分子内含有两个氢键B．在水蒸气、水和冰中都含有氢键C．分子间能形成氢键使物质的熔点和沸点升高D．HF的稳定性很强，是因为其分子间能形成氢键答案C【体验2】►分子晶体的熔沸点高低取决于分