2.3 课时3 分子间作用力（范德华力 氢键） 课件 (共29张PPT)2024-2025学年高二化学人教版（2019）选择性必修2
文档属性
| 名称 | 2.3 课时3 分子间作用力（范德华力 氢键） 课件 (共29张PPT)2024-2025学年高二化学人教版（2019）选择性必修2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 6.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-12-29 02:42:56 | ||
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文档简介
(共29张PPT)
分子间作用力
（范德华力 氢键）
第二章 分子结构与性质
1、认识分子间存在相互作用，知道范德华力是常见的分子间作用力。
2、能说明范德华力对物质熔点、沸点等性质的影响，形成“结构决定性质”的基本概念。
3、知道氢键是常见的分子间作用力，能说明氢键对物质熔点、沸点等性质的影响，能举例说明氢键对于生命的重大意义。
为什么下雪不冷，化雪冷呢？
雪融化现象是物理变化还是化学变化？
雪过程中有没有破坏其中的化学键？
冰雪
水
水蒸气
（固）
（液）
（气）
分子间距离增大
雪融化需要吸收热量；水变成水蒸气仍然需要吸收热量。
吸收的热量用于破坏某种分子间作用力，这说明水分子之间存在着相互作用力。
思考：吸收的热量去哪里了呢？
H2O (l)
H2O (g)
一、分子间作用力（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
（2）本质：分子之间的静电作用
它使得许多物质能以一定的凝聚力（固态和液态）存在
（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
②范德华力很弱，比化学键的键能小1-2个数量级
③范德华力无方向性和饱和性。只要分子周围空间允许，分子总是尽可能多地吸引其他分子。
1.范德华力及其对物质性质的影响
（4）存在
单质分子之间、稀有气体原子之间、共价分子之间；石墨片层之间。
金刚石(C)单质硅(Si)内部只有共价键，不存在分子
大多数共价化合物，例如：
1. CO2、H2SO4、HF, H2O, AlCl3、各种有机化合物等；
2. 大多数非金属单质，例如：
H2、P4、S8、C60、
3. 各种稀有气体（例如Ar、Kr）等
（5）范德华力的大小及影响因素
对比范德华力的大小和键能的大小，你发现了什么？
范德华力是一种比化学键小1~2个数量级的作用力。
（5）范德华力的大小及影响因素
对比表2-7中不同分子的范德华力，你又发现了什么？
分子的极性
会影响范德华力
组成结构相似的分子，相对分子质量越大，
范德华力越大。
结论：一般，组成和性质相似的分子，相对分子质量越大，
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
【思考】怎样解释卤素单质从F2～I2的熔、沸点越来越高？
Cl2、Br2、I2的相对分子质量依次增大
范德华力依次增大
熔、沸点依次增大
范德华力只影响物质的物理性质，如熔沸点
【思考】CO和N2相对分子质量相同，为什么CO的范德华力大呢？
范德华力只影响物质的物理性质，如熔沸点
结论：相对分子质量相同或相近时，分子的极性越大，范德华力越大。
如CO为极性分子，N2为非极性分子，范德华力：CO>N2。
分子 相对分子质量 分子的极性 范德华力(kJ·mol-1)
CO 28 极性 8.75
N2 28 非极性 8.50
【思考】正戊烷、异戊烷、新戊烷的相对分子质量相同，为什么熔沸点不同呢？
范德华力只影响物质的物理性质，如熔沸点
结论：互为同分异构体的分子，支链越多、越分散，分子间范德华力越弱，熔、沸点就越低
单质 相对分子质量 沸点/℃
正戊烷 72 36.1
异戊烷 72 28
新戊烷 72 10
物质的熔、沸点
越高
分子的极性
越大
相对分子质量越大
范德华力
越大
决定
决定
键能大小影响分子的热稳定性,范德华力的大小影响物质的熔沸点
1．范德华力是一种较弱的化学键（ ）
2．范德华力是分子间存在的较强的相互作用（ ）
3．范德华力直接影响所有物质的熔、沸点（ ）
4．稀有气体的分子间存在范德华力（ ）
5．冰融化时，分子中H—O键发生断裂（ ）
6．由于H—O键比H—S键牢固，所以H2O的熔沸点比H2S的高（ ）
7．在由分子构成的物质中，分子间作用力越大，该物质越稳定（ ）
-150
-125
-100
-75
-50
-25
0
25
50
75
100
2
3
4
5
×
×
×
×
CH4
SiH4
GeH4
SnH4
NH3
PH3
AsH3
SbH3
HF
HCl
HBr
HI
H2O
H2S
H2Se
H2Te
沸
点
/℃
周期
对于同一主族非金属元素氢化物而言，从上到下，相对分子质量逐渐增大，范德华力逐渐增大，熔沸点逐渐升高。而HF、H2O、NH3却出现反常，为什么？
说明在HF、H2O、NH3分子间还存在除范德华力之外的其他作用。
这种作用力就是氢键。
一些氢化物的沸点
二、分子间作用力（氢键）
在水分子的O—H中，共用电子对强烈的偏向O，使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电负性很大的O的孤电子对产生静电作用，这种静电作用就是氢键。
静电吸引
氢键
电负性大
半径小
几乎成为“裸露”的质子
二、分子间作用力（氢键）
2.表示方法：氢键通常用 表示，其中X、Y为 ，“—”表示 ，“┅”表示形成的 。
1.概念：由已经与 _很大的原子形成共价键的_______(如水分子中的氢)与另一个 很大的原子(如水分子中的氧)之间的作用力。
电负性
氢原子
电负性
X－H┅Y－
共价键
氢键
N、O、F
①氢键不属于化学键：化学键>氢键>范德华力。
②分子有氢键就一定有范德华力，有范德华力不一定有氢键。
③与氢原子形成氢键时，电负性越大，氢键越强。
④分子间氢键会使物质熔、沸点大大增加。
⑤氢键具有一定的方向性和饱和性。
3.氢键特征：
饱和性：每一个X—H只能与一个Y原子形成氢键，原因是H原子半径很小，再有一个原子接近时，会受到X、Y原子电子云的排斥。
方向性：X—H···Y—三个原子一般在同一方向上。原因是在这样的方向上成键两原子电子云之间的排斥力最小，形成的氢键最强，体系最稳定。
氢键有键长、键能
*氢键键长一般定义为A—H···B的长度，而不是H···B的长度。
氢键比化学键的键能小1～2个数量级，但比范德华力强。
强度：化学键 > 氢键 > 范德华力
4.氢键分类
②分子内氢键(不属于分子间作用力)
① 分子间氢键(属于分子间作用力)
邻羟基苯甲醛
对羟基苯甲醛
如：H2O、NH3、HF、C2H5OH、
CH3COOH相互之间。
沸点：分子间氢键>分子内氢键
如: 当苯酚在邻位上有—CHO、—COOH、
—NO2和 —OH时，可形成分子内的氢键。
分子内氢键可以使分子更稳定。且分子内氢键会削弱分子间氢键形成，故一般熔沸点较低。
熔点115 ℃
沸点246.6℃
熔点2 ℃
沸点196.5℃
5.氢键的对物质性质的影响
(1)氢键对物质熔、沸点的影响
VA~VIA族元素的氢化物中，NH3、H2O和HF的熔沸点比同主族相邻元素氢化物的熔、沸点高，这种反常现象是由于它们各自的分子间形成了氢键。
名称 相对分子质量 沸点/℃
甲醇 32 65
乙烷 30 -89
乙醇 46 78
丙烷 44 -42
正丙醇 60 97
正丁烷 58 -0.5
(2)氢键对物质密度的影响
水的熔点(℃) 水的沸点(℃) 水在0 ℃时密度(g/ml) 水在4 ℃时密度(g/ml)
0.00 100.00 0.9998 1.0000
冰的密度比液体水小？
冰中一个水分子
周围有4个水分子
冰的结构
冰融化，分子间空隙减小
在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的正四面体
一个水分子可形成二个氢键。因此1mol冰中有2mol氢键
常温下液态水中除了含有简单H2O外，还含有通过氢键联系在一起的缔合分子(H2O)2、(H2O)3……(H2O)n等。一个水分子的氧原子与另一个水分子的氢原子沿该氧原子的一个sp3杂化轨道的方向形成氢键，因此当所有H2O全部缔合——结冰后，所有的H2O按一定的方向全部形成了氢键，成为晶体，因此在冰的结构中形成许多空隙，体积膨胀，密度减小。故冰的体积大于等质量的水的体积，冰的密度小于水的密度。
思考与讨论
H2O、HF、NH3沸点依次降低的原因
已知固态H2O、HF、NH3的氢键键能和结构如下：
单个氢键的键能是(HF)n＞冰＞(NH3)n，
而平均每个分子含氢键数：冰中2个，(HF)n和(NH3)n只有1个，气化要克服的氢键的总键能是冰＞(HF)n＞(NH3)n
注意：氢键的键长一般定义为A—H…B的长度，而不是H…B的长度
科学 技术 社会
DNA分子有两条链，链内原子之间以很强的共价键结合，链之间则是两条链上的碱基以氢键配对，许许多多的氢键将两条链连成独特的双螺旋结构，这是遗传基因复制机理的化学基础。
生物大分子中的氢键
科学 技术 社会
生物大分子中的氢键
作用力类型 范德华力 氢键 共价键
作用微粒 分子 H与N、O、F 原子
强度比较 共价键＞氢键＞范德华力 影响因素 组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大 形成氢键元素的电负性 原子半径
对性质 的影响 影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质 分子间氢键使熔、沸点升高，溶解度增大 键能越大，稳定性越强（主要影响化学性质）
1.正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。
①乙醇分子和水分子间只存在范德华力。（ ）
②氢键（X—H Y）中三原子在一条直线上时，作用力最强。（ ）
③“X—H Y”三原子不在一条直线上时，也能形成氢键。（ ）
④H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键。（ ）
⑤可燃冰（CH4·8H2O）中甲烷分子与水分子间形成了氢键。（ ）
⑥卤素单质、卤素氢化物、卤素碳化物（即 CX4）的熔、沸点均随着相对分子质量的增大而升高。（ ）
2.下列事实与氢键有关的是( )
①NH3的熔、沸点比PH3的高
②乙醇、醋酸可以和水以任意比互溶
③冰的密度比液态水的密度小
④HCl比HI的沸点低
⑤邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低
A.①②③④⑤ B.①②③⑤
C.①②③④ D.①②④⑤
B
3．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，包括氢键与范德华力
B．分子间氢键的形成除使物质的熔点、沸点升高外，对物质的溶解、电离等也都有影响
C．范德华力与氢键可同时存在于分子之间
D．氢键是一种特殊的化学键，它广泛存在于自然界中
D
分子间作用力
（范德华力 氢键）
第二章 分子结构与性质
1、认识分子间存在相互作用，知道范德华力是常见的分子间作用力。
2、能说明范德华力对物质熔点、沸点等性质的影响，形成“结构决定性质”的基本概念。
3、知道氢键是常见的分子间作用力，能说明氢键对物质熔点、沸点等性质的影响，能举例说明氢键对于生命的重大意义。
为什么下雪不冷，化雪冷呢？
雪融化现象是物理变化还是化学变化？
雪过程中有没有破坏其中的化学键？
冰雪
水
水蒸气
（固）
（液）
（气）
分子间距离增大
雪融化需要吸收热量；水变成水蒸气仍然需要吸收热量。
吸收的热量用于破坏某种分子间作用力，这说明水分子之间存在着相互作用力。
思考：吸收的热量去哪里了呢？
H2O (l)
H2O (g)
一、分子间作用力（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
（2）本质：分子之间的静电作用
它使得许多物质能以一定的凝聚力（固态和液态）存在
（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
②范德华力很弱，比化学键的键能小1-2个数量级
③范德华力无方向性和饱和性。只要分子周围空间允许，分子总是尽可能多地吸引其他分子。
1.范德华力及其对物质性质的影响
（4）存在
单质分子之间、稀有气体原子之间、共价分子之间；石墨片层之间。
金刚石(C)单质硅(Si)内部只有共价键，不存在分子
大多数共价化合物，例如：
1. CO2、H2SO4、HF, H2O, AlCl3、各种有机化合物等；
2. 大多数非金属单质，例如：
H2、P4、S8、C60、
3. 各种稀有气体（例如Ar、Kr）等
（5）范德华力的大小及影响因素
对比范德华力的大小和键能的大小，你发现了什么？
范德华力是一种比化学键小1~2个数量级的作用力。
（5）范德华力的大小及影响因素
对比表2-7中不同分子的范德华力，你又发现了什么？
分子的极性
会影响范德华力
组成结构相似的分子，相对分子质量越大，
范德华力越大。
结论：一般，组成和性质相似的分子，相对分子质量越大，
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
【思考】怎样解释卤素单质从F2～I2的熔、沸点越来越高？
Cl2、Br2、I2的相对分子质量依次增大
范德华力依次增大
熔、沸点依次增大
范德华力只影响物质的物理性质，如熔沸点
【思考】CO和N2相对分子质量相同，为什么CO的范德华力大呢？
范德华力只影响物质的物理性质，如熔沸点
结论：相对分子质量相同或相近时，分子的极性越大，范德华力越大。
如CO为极性分子，N2为非极性分子，范德华力：CO>N2。
分子 相对分子质量 分子的极性 范德华力(kJ·mol-1)
CO 28 极性 8.75
N2 28 非极性 8.50
【思考】正戊烷、异戊烷、新戊烷的相对分子质量相同，为什么熔沸点不同呢？
范德华力只影响物质的物理性质，如熔沸点
结论：互为同分异构体的分子，支链越多、越分散，分子间范德华力越弱，熔、沸点就越低
单质 相对分子质量 沸点/℃
正戊烷 72 36.1
异戊烷 72 28
新戊烷 72 10
物质的熔、沸点
越高
分子的极性
越大
相对分子质量越大
范德华力
越大
决定
决定
键能大小影响分子的热稳定性,范德华力的大小影响物质的熔沸点
1．范德华力是一种较弱的化学键（ ）
2．范德华力是分子间存在的较强的相互作用（ ）
3．范德华力直接影响所有物质的熔、沸点（ ）
4．稀有气体的分子间存在范德华力（ ）
5．冰融化时，分子中H—O键发生断裂（ ）
6．由于H—O键比H—S键牢固，所以H2O的熔沸点比H2S的高（ ）
7．在由分子构成的物质中，分子间作用力越大，该物质越稳定（ ）
-150
-125
-100
-75
-50
-25
0
25
50
75
100
2
3
4
5
×
×
×
×
CH4
SiH4
GeH4
SnH4
NH3
PH3
AsH3
SbH3
HF
HCl
HBr
HI
H2O
H2S
H2Se
H2Te
沸
点
/℃
周期
对于同一主族非金属元素氢化物而言，从上到下，相对分子质量逐渐增大，范德华力逐渐增大，熔沸点逐渐升高。而HF、H2O、NH3却出现反常，为什么？
说明在HF、H2O、NH3分子间还存在除范德华力之外的其他作用。
这种作用力就是氢键。
一些氢化物的沸点
二、分子间作用力（氢键）
在水分子的O—H中，共用电子对强烈的偏向O，使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电负性很大的O的孤电子对产生静电作用，这种静电作用就是氢键。
静电吸引
氢键
电负性大
半径小
几乎成为“裸露”的质子
二、分子间作用力（氢键）
2.表示方法：氢键通常用 表示，其中X、Y为 ，“—”表示 ，“┅”表示形成的 。
1.概念：由已经与 _很大的原子形成共价键的_______(如水分子中的氢)与另一个 很大的原子(如水分子中的氧)之间的作用力。
电负性
氢原子
电负性
X－H┅Y－
共价键
氢键
N、O、F
①氢键不属于化学键：化学键>氢键>范德华力。
②分子有氢键就一定有范德华力，有范德华力不一定有氢键。
③与氢原子形成氢键时，电负性越大，氢键越强。
④分子间氢键会使物质熔、沸点大大增加。
⑤氢键具有一定的方向性和饱和性。
3.氢键特征：
饱和性：每一个X—H只能与一个Y原子形成氢键，原因是H原子半径很小，再有一个原子接近时，会受到X、Y原子电子云的排斥。
方向性：X—H···Y—三个原子一般在同一方向上。原因是在这样的方向上成键两原子电子云之间的排斥力最小，形成的氢键最强，体系最稳定。
氢键有键长、键能
*氢键键长一般定义为A—H···B的长度，而不是H···B的长度。
氢键比化学键的键能小1～2个数量级，但比范德华力强。
强度：化学键 > 氢键 > 范德华力
4.氢键分类
②分子内氢键(不属于分子间作用力)
① 分子间氢键(属于分子间作用力)
邻羟基苯甲醛
对羟基苯甲醛
如：H2O、NH3、HF、C2H5OH、
CH3COOH相互之间。
沸点：分子间氢键>分子内氢键
如: 当苯酚在邻位上有—CHO、—COOH、
—NO2和 —OH时，可形成分子内的氢键。
分子内氢键可以使分子更稳定。且分子内氢键会削弱分子间氢键形成，故一般熔沸点较低。
熔点115 ℃
沸点246.6℃
熔点2 ℃
沸点196.5℃
5.氢键的对物质性质的影响
(1)氢键对物质熔、沸点的影响
VA~VIA族元素的氢化物中，NH3、H2O和HF的熔沸点比同主族相邻元素氢化物的熔、沸点高，这种反常现象是由于它们各自的分子间形成了氢键。
名称 相对分子质量 沸点/℃
甲醇 32 65
乙烷 30 -89
乙醇 46 78
丙烷 44 -42
正丙醇 60 97
正丁烷 58 -0.5
(2)氢键对物质密度的影响
水的熔点(℃) 水的沸点(℃) 水在0 ℃时密度(g/ml) 水在4 ℃时密度(g/ml)
0.00 100.00 0.9998 1.0000
冰的密度比液体水小？
冰中一个水分子
周围有4个水分子
冰的结构
冰融化，分子间空隙减小
在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的正四面体
一个水分子可形成二个氢键。因此1mol冰中有2mol氢键
常温下液态水中除了含有简单H2O外，还含有通过氢键联系在一起的缔合分子(H2O)2、(H2O)3……(H2O)n等。一个水分子的氧原子与另一个水分子的氢原子沿该氧原子的一个sp3杂化轨道的方向形成氢键，因此当所有H2O全部缔合——结冰后，所有的H2O按一定的方向全部形成了氢键，成为晶体，因此在冰的结构中形成许多空隙，体积膨胀，密度减小。故冰的体积大于等质量的水的体积，冰的密度小于水的密度。
思考与讨论
H2O、HF、NH3沸点依次降低的原因
已知固态H2O、HF、NH3的氢键键能和结构如下：
单个氢键的键能是(HF)n＞冰＞(NH3)n，
而平均每个分子含氢键数：冰中2个，(HF)n和(NH3)n只有1个，气化要克服的氢键的总键能是冰＞(HF)n＞(NH3)n
注意：氢键的键长一般定义为A—H…B的长度，而不是H…B的长度
科学 技术 社会
DNA分子有两条链，链内原子之间以很强的共价键结合，链之间则是两条链上的碱基以氢键配对，许许多多的氢键将两条链连成独特的双螺旋结构，这是遗传基因复制机理的化学基础。
生物大分子中的氢键
科学 技术 社会
生物大分子中的氢键
作用力类型 范德华力 氢键 共价键
作用微粒 分子 H与N、O、F 原子
强度比较 共价键＞氢键＞范德华力 影响因素 组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大 形成氢键元素的电负性 原子半径
对性质 的影响 影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质 分子间氢键使熔、沸点升高，溶解度增大 键能越大，稳定性越强（主要影响化学性质）
1.正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。
①乙醇分子和水分子间只存在范德华力。（ ）
②氢键（X—H Y）中三原子在一条直线上时，作用力最强。（ ）
③“X—H Y”三原子不在一条直线上时，也能形成氢键。（ ）
④H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键。（ ）
⑤可燃冰（CH4·8H2O）中甲烷分子与水分子间形成了氢键。（ ）
⑥卤素单质、卤素氢化物、卤素碳化物（即 CX4）的熔、沸点均随着相对分子质量的增大而升高。（ ）
2.下列事实与氢键有关的是( )
①NH3的熔、沸点比PH3的高
②乙醇、醋酸可以和水以任意比互溶
③冰的密度比液态水的密度小
④HCl比HI的沸点低
⑤邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低
A.①②③④⑤ B.①②③⑤
C.①②③④ D.①②④⑤
B
3．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，包括氢键与范德华力
B．分子间氢键的形成除使物质的熔点、沸点升高外，对物质的溶解、电离等也都有影响
C．范德华力与氢键可同时存在于分子之间
D．氢键是一种特殊的化学键，它广泛存在于自然界中
D