2.3.2 范德华力、氢键 课件(共25张PPT) 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2
文档属性
| 名称 | 2.3.2 范德华力、氢键 课件(共25张PPT) 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 32.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-12-24 17:50:15 | ||
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文档简介
(共25张PPT)
第三节 分子结构与物质的性质
课时2 范德华力、氢键
1. 认识分子间存在相互作用，了解范德华力
和氢键。
2. 了解分子内氢键和分子间氢键在自然界中
广泛存在及重要作用。
H2O有固液气三种状态，如何转化的？
是否破坏化学键？是否有能量变化？
三态变化伴随着能量的变化，说明分子间存在相互作用力。
范德华
荷兰物理学家，提出了范德华方程，研究了毛细作用，对附着力进行了计算，推导出物体气、液、固三相相互转化条件下的临界点计算公式。
1910 年因研究气态和液态方程获诺贝尔物理学奖。
J.D.Van der Waals,1837-1923
一、范德华力
1. 概念：
分子间普遍存在作用力，这类分子间作用力称为范德华力
它使得许多物质能以一定的凝聚态（固态和液态）存在
2. 本质：
分子之间的静电作用
3. 特征：
①只存在于分子之间，分子充分接近（300-500pm）时才有范德华力
金刚石 / 硅
水
冰
水蒸气
3. 特征：
①只存在于分子之间，分子充分接近（300-500pm）时才有范德华力
分子 Ar CO HCl HBr HI
无 745 431.8 366 298.7
8.50 8.75 21.14 23.11 26.00
分析下表数据，范德华力的大小有什么规律特点？
②范德华力很弱，比化学键的键能小1～2个数量级
③分子结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大
④相对分子质量相近时，分子的极性越大，范德华力越大
一、范德华力
4. 对物质性质的影响：
分子 Ar CO HCl HBr HI
8.50 8.75 21.14 23.11 26.00
熔点/℃ -189.2 -205 -114.2 -86 -50.8
沸点/℃ -185.9 -191.5 -85 -67 -35.1
分析下表数据，范德华力与熔沸点的大小有什么关系？
范德华力主要影响物质的熔、沸点等物理性质
分子间的范德华力越大，物质的熔、沸点越高
加热
加热
加热过程中物质状态变化的微观模拟过程
三态变化时破坏的是范德华力，因此，分子间的范德华力越大，物质的熔、沸点越高
单质 熔点/℃ 沸点/℃
F2 ﹣219.6 ﹣188.1
Cl2 ﹣101 ﹣34.6
Br2 ﹣7.2 58.78
I2 113.5 184.4
解释卤素单质熔沸点的递变性
相对分子质量
38
71
160
254
卤素单质的组成和结构相似
相对分子质量增大
范德华力增强
熔、沸点升高
资料卡片——壁虎与范德华力
壁虎为什么能在天花板土爬行自如？这曾是一个困扰科学家一百多年的谜。用电子显微镜可观察到，壁虎的四足覆盖着几十万条纤细的由角蛋白构成的纳米级尺寸的毛。
壁虎的足有多大吸力？实验证明，如果在一个分币的面积土布满100万条壁虎足的细毛，可以吊起 20kg 重的物体。
近年来，有人用计算机模拟，证明壁虎的足与墙体之间的作用力在本质上是它的细毛与墙体之间的范德华力。
资料卡片——壁虎与范德华力
仿照壁虎的足的结构，人们制作了一种新型的黏着材料——壁虎胶带，并应用到了攀爬机器人上。
预测第IVA族、第VA族、第VIA族、第VIIA族元素的氢化物的沸点相对大小
H2O、HF、NH3的相对分子质量比同主族其他氢化物的小，为什么沸点却更高？
在水分子的O-H中，共用电子对强烈地偏向O，使得 H 几乎成为“裸露”的质子，其显正电性
它能与另一个水分子中相对显负电性的O的孤电子对产生静电作用，这种静电作用就是氢键
以H2O为例，沸点反常的原因如下
467
11
18.8
H2O 分子中各种作用力大小如下表
氢键比化学键的键能小，不属于化学键，
是除范德华力外的另一种分子间的作用力
二、氢键
1. 概念：
由已经与电负性很大的原子(如N、O、F)形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子(如N、O、F)之间的作用力
2. 表示：
通常用 X—H···Y — 表示（X、Y为 N、O、F）
H
F
H
F
X H ······ Y
共价键
氢键
······
H
F
······
······
氢键具有方向性和饱和性
下图为邻羟基苯甲醛和对羟基苯甲醛，请标出其中的氢键
····
····
····
····
分子内氢键
分子间氢键
二、氢键
3. 分类：
①分子间氢键
普遍存在于已经与N、O、F形成共价键的氢原子与另外的N、O、F原子之间
②分子内氢键
某些物质在分子内，原子间“就近吸引”，可形成分子内的氢键（形成“螯合环”的特殊结构）
（一般具有较高的熔、沸点）
（使物质熔、沸点降低）
冰的密度为什么比液态水小？
氢键的存在迫使在四面体中心的水分子与四面体顶角方向的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，其密度比液态水小。
生物大分子中含有氢键
DNA双螺旋的两个螺旋链是通过氢键相互结合的
生物大分子中含有氢键
氢键是蛋白质具有生物活性的高级结构的重要原因
【例1】下列关于范德华力的叙述中，正确的是（ ）
A．范德华力的实质也是一种电性作用，所以范德华力是一种特殊的化学键
B．范德华力与化学键的区别是作用力的强弱问题
C．任何分子间在任意情况下都会产生范德华力
D．范德华力非常微弱，故破坏分子间的范德华力不需要消耗能量
题型一：范德华力
B
【变1】下列物质的变化中,破坏的主要是范德华力的是( )
A. 碘单质的升华
B. NaCl 溶于水
C. 将冰加热变为液态
D. NH4Cl 受热分解
题型一：范德华力
A
【例2】下列现象中，其原因与氢键存在无关的是___________。
A、水的热稳定性比较高
B、CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点逐渐升高
C、氨易液化，而氮气不容易液化
D、邻位羟基苯甲醛的沸点比对位羟基苯甲醛沸点低
E、乙醇以任意比溶于水
F 、 HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
G、DNA的双螺旋结构
H、卤素单质从F2到I2在常温常压下的聚集态由气态、液态到固态
题型二：氢键
ABFH
【例3】下列几种氢键：①O—H ··· O ②N—H ··· N ③F—H ··· F
④O—H ··· N，其强度由强到弱的排列顺序是( )
A.③①④② B.①②③④ C.③②①④ D.①④③②
【例4】HOOC—COOH 与正丁酸 (CH3CH2CH2COOH) 的相对分子质量相差 2，二者的熔点分别为101 ℃、－7.9 ℃，导致这种差异的最主要原因可能是___
____________________________。
题型二：氢键
A
草酸分子间能形成更多氢键
知识导图
第三节 分子结构与物质的性质
课时2 范德华力、氢键
1. 认识分子间存在相互作用，了解范德华力
和氢键。
2. 了解分子内氢键和分子间氢键在自然界中
广泛存在及重要作用。
H2O有固液气三种状态，如何转化的？
是否破坏化学键？是否有能量变化？
三态变化伴随着能量的变化，说明分子间存在相互作用力。
范德华
荷兰物理学家，提出了范德华方程，研究了毛细作用，对附着力进行了计算，推导出物体气、液、固三相相互转化条件下的临界点计算公式。
1910 年因研究气态和液态方程获诺贝尔物理学奖。
J.D.Van der Waals,1837-1923
一、范德华力
1. 概念：
分子间普遍存在作用力，这类分子间作用力称为范德华力
它使得许多物质能以一定的凝聚态（固态和液态）存在
2. 本质：
分子之间的静电作用
3. 特征：
①只存在于分子之间，分子充分接近（300-500pm）时才有范德华力
金刚石 / 硅
水
冰
水蒸气
3. 特征：
①只存在于分子之间，分子充分接近（300-500pm）时才有范德华力
分子 Ar CO HCl HBr HI
无 745 431.8 366 298.7
8.50 8.75 21.14 23.11 26.00
分析下表数据，范德华力的大小有什么规律特点？
②范德华力很弱，比化学键的键能小1～2个数量级
③分子结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大
④相对分子质量相近时，分子的极性越大，范德华力越大
一、范德华力
4. 对物质性质的影响：
分子 Ar CO HCl HBr HI
8.50 8.75 21.14 23.11 26.00
熔点/℃ -189.2 -205 -114.2 -86 -50.8
沸点/℃ -185.9 -191.5 -85 -67 -35.1
分析下表数据，范德华力与熔沸点的大小有什么关系？
范德华力主要影响物质的熔、沸点等物理性质
分子间的范德华力越大，物质的熔、沸点越高
加热
加热
加热过程中物质状态变化的微观模拟过程
三态变化时破坏的是范德华力，因此，分子间的范德华力越大，物质的熔、沸点越高
单质 熔点/℃ 沸点/℃
F2 ﹣219.6 ﹣188.1
Cl2 ﹣101 ﹣34.6
Br2 ﹣7.2 58.78
I2 113.5 184.4
解释卤素单质熔沸点的递变性
相对分子质量
38
71
160
254
卤素单质的组成和结构相似
相对分子质量增大
范德华力增强
熔、沸点升高
资料卡片——壁虎与范德华力
壁虎为什么能在天花板土爬行自如？这曾是一个困扰科学家一百多年的谜。用电子显微镜可观察到，壁虎的四足覆盖着几十万条纤细的由角蛋白构成的纳米级尺寸的毛。
壁虎的足有多大吸力？实验证明，如果在一个分币的面积土布满100万条壁虎足的细毛，可以吊起 20kg 重的物体。
近年来，有人用计算机模拟，证明壁虎的足与墙体之间的作用力在本质上是它的细毛与墙体之间的范德华力。
资料卡片——壁虎与范德华力
仿照壁虎的足的结构，人们制作了一种新型的黏着材料——壁虎胶带，并应用到了攀爬机器人上。
预测第IVA族、第VA族、第VIA族、第VIIA族元素的氢化物的沸点相对大小
H2O、HF、NH3的相对分子质量比同主族其他氢化物的小，为什么沸点却更高？
在水分子的O-H中，共用电子对强烈地偏向O，使得 H 几乎成为“裸露”的质子，其显正电性
它能与另一个水分子中相对显负电性的O的孤电子对产生静电作用，这种静电作用就是氢键
以H2O为例，沸点反常的原因如下
467
11
18.8
H2O 分子中各种作用力大小如下表
氢键比化学键的键能小，不属于化学键，
是除范德华力外的另一种分子间的作用力
二、氢键
1. 概念：
由已经与电负性很大的原子(如N、O、F)形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子(如N、O、F)之间的作用力
2. 表示：
通常用 X—H···Y — 表示（X、Y为 N、O、F）
H
F
H
F
X H ······ Y
共价键
氢键
······
H
F
······
······
氢键具有方向性和饱和性
下图为邻羟基苯甲醛和对羟基苯甲醛，请标出其中的氢键
····
····
····
····
分子内氢键
分子间氢键
二、氢键
3. 分类：
①分子间氢键
普遍存在于已经与N、O、F形成共价键的氢原子与另外的N、O、F原子之间
②分子内氢键
某些物质在分子内，原子间“就近吸引”，可形成分子内的氢键（形成“螯合环”的特殊结构）
（一般具有较高的熔、沸点）
（使物质熔、沸点降低）
冰的密度为什么比液态水小？
氢键的存在迫使在四面体中心的水分子与四面体顶角方向的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，其密度比液态水小。
生物大分子中含有氢键
DNA双螺旋的两个螺旋链是通过氢键相互结合的
生物大分子中含有氢键
氢键是蛋白质具有生物活性的高级结构的重要原因
【例1】下列关于范德华力的叙述中，正确的是（ ）
A．范德华力的实质也是一种电性作用，所以范德华力是一种特殊的化学键
B．范德华力与化学键的区别是作用力的强弱问题
C．任何分子间在任意情况下都会产生范德华力
D．范德华力非常微弱，故破坏分子间的范德华力不需要消耗能量
题型一：范德华力
B
【变1】下列物质的变化中,破坏的主要是范德华力的是( )
A. 碘单质的升华
B. NaCl 溶于水
C. 将冰加热变为液态
D. NH4Cl 受热分解
题型一：范德华力
A
【例2】下列现象中，其原因与氢键存在无关的是___________。
A、水的热稳定性比较高
B、CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点逐渐升高
C、氨易液化，而氮气不容易液化
D、邻位羟基苯甲醛的沸点比对位羟基苯甲醛沸点低
E、乙醇以任意比溶于水
F 、 HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
G、DNA的双螺旋结构
H、卤素单质从F2到I2在常温常压下的聚集态由气态、液态到固态
题型二：氢键
ABFH
【例3】下列几种氢键：①O—H ··· O ②N—H ··· N ③F—H ··· F
④O—H ··· N，其强度由强到弱的排列顺序是( )
A.③①④② B.①②③④ C.③②①④ D.①④③②
【例4】HOOC—COOH 与正丁酸 (CH3CH2CH2COOH) 的相对分子质量相差 2，二者的熔点分别为101 ℃、－7.9 ℃，导致这种差异的最主要原因可能是___
____________________________。
题型二：氢键
A
草酸分子间能形成更多氢键
知识导图