鲁科版高中化学选择性必修2第2章微粒间相互作用与物质性质2.4分子间作用力教学课件

(共26张PPT)
第二章 微粒间相互作用与物质性质
学习目标
1、通过对水的三态变化和通电分解后的实质的分析，让学生认识到分子间作用力的存在;
2、通过不同物质分子间的比较，让学生初步建立对范德华力的理解;
3、通过比较水和硫化氢沸点的大小，引出氢键，让学生去探究氢键的形成条件，培养学生的科学探究的能力。
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联想质疑
水的三态变化
电解水
思考：这两个过程分别发生什么变化？有什么相似之处呢？
物理变化（H2O之间存在着相互作用）
化学变化
（H2O内H、O存在着相互作用）
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H2O(l)
100℃
H2O(g)
2000℃
H2(g)+O2(g)
分子间作用力
共价键
一类弱的相互作用
最常见的分子间作用力：范德华力和氢键。
O2
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交流研讨
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共价键
分子间作用力
范德华力
范德华力只存在于由共价键形成的多数共价化合物和绝大多数非金属单质分子之间及稀有气体分子之间。但像二氧化硅、金刚石等由共价键形成的物质的微粒之间不存在范德华力。
一.范德华力与物质性质
1.范德华力
(1)概念：分子间普遍存在的一种相互作用力，它使许多物质能以一定的凝聚态(固态和液态)存在。
(2)特点：比化学键的键能小得多。
(3)实质：电性作用。
(4)特征：没有饱和性和方向性
离子化合物中不存在范德华力
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思考： 观察下列物质熔沸点变化，思考范德华力与相对分子质量的关系
分子组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越强，物质熔、沸点越高。
卤族元素单质熔沸点的递变规律？
思考:CO和N2的相对分子质量相同，但两者熔沸点不同，原因是什么？
CO为极性分子
N2为非极性分子
(2)影响范德华力的因素
①结构和组成相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越强。
②分子的极性越大，范德华力越强。
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交流研讨
比较H2O、H2S、H2Se、H2Te中范德华力的强弱、熔沸点的高低
范德华力：H2O＜H2S＜H2Se＜H2Te
按照范德华力的大小比较，水的沸点应该低于硫化氢的沸点，但事实却相反。这是为什么？
说明水分子中除了范德华力之外还有另一种作用力，
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氢键
----另一种常见的分子间作用力
O-H中共用电子对强烈偏向O
H带部分正电性
能与另一个水分子中显负电性的
O的孤电子对产生静电作用
H






H


H
O
H
O
氢键：
当氢原子与电负性大的原子X以共价键结合时，氢原子与另一个电负性大的原子Y之间的静电作用。
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氢键
X —— H · · · Y
化学键
氢键
强烈、距离近
微弱、距离远

F—H---F
O—H--- O
N—H--- N
氢键作用能(kJ/mol)
28.1
18.8
20.9
共价键键能(kJ/mol)
568
462.8
390.8
1、Ｘ、Ｙ两原子可以相同,也可以不同
2、Y元素半径小且电负性较大
3、Y原子有孤电子对
作用力：化学键＞氢键＞范德华力
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活动探究---表示出下列几种物质中的氢键
O— H … O
N— H … N
F— H … F
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追根寻源
为什么水呈现出独特的物理性质
氢键特征：
具有方向性和饱和性
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活动探究
DNA双螺旋结构中的氢键
分子间氢键使熔沸点升高，分子内氢键使熔沸点降低。
存在氢键的物质
① 氢键存在于非金属氢化物中,如 NH3、H2O、HF 等。
② 氢键存在于含氧酸中，如 HNO3、H2SO4、H3PO4等。
③ 氢键广泛地存在于有机化合物中,如CH3OH、C2H5OH、CH3CONH2中可以形成 O一H…O和 N-H…O等形式的氢键。
④氢键主要存在于固态(如冰)和液态(如水)物质中,但也可存在于某些气态物质中，如低于90℃时HF的相对分子质量大于20,这说明在此条件下HF分子间具有因氢键而缔合的情况.甲酸也可通过氢键缔合成二聚分子,存在于甲酸的蒸气中。氢键缔合受温度的影响,温度升高、缔合程度减小，直至缔合情况消失。
存在氢键的物质
⑤ 氢键不仅存在于共价化合物中,也存在于某些离子晶体中。例如，在NaHCO3晶体和CuSO4·5H2O晶体中，都存在氢键。从胆矾晶体中依次脱去水分子所需的温度不同，与其中的氢键有关。
⑥ 不仅分子间能成氢键,在一定条件下分子内也可形成氢键。例如，苯的邻位上有-CHO、-COOH、一OH、一NO2等原子团时，可形成氢键自螯合环。
氢键的形成对物质物理性质如熔点、沸点、溶解度、电学性质等都有影响。
(1)氢键对物质熔点、沸点、溶解度的影响
① 分子间形成氢键后，使分子之间形成缔合,分子间产生较强的结合力，导致其熔点、沸点高。例如，水的熔点、沸点高于硫化氢。
② 分子内形成氢键,将减少分子间氢键的形成,一般会使物质的熔点、沸点降低。例如,能形成分子内氢键的邻硝基苯酚,其沸点为45℃;而不能形成分子内氢键的间硝基苯酚和对硝基苯酚其沸点分别为96℃和 114℃。
③ 溶液中溶质分子或离子之间形成氢键时,一般能造成该物质溶解度降低或酸性减弱H+难被电离。例如,钾、钠、铵的碳酸氢盐的溶解度反常地低于其对应的正盐，氢氟酸为弱酸等。
④ 溶质分子与溶剂分子间形成氢键时,一般会使溶解度骤增。例如，NH3极易溶于水,乙醇可与水互溶。
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追根寻源
羊毛织品水洗后为什么会变形？
羊毛纤维是蛋白质构成的，蛋白质上的氨基和羰基可能会形成氢键。羊毛在浸水和干燥的过程中，会在这些氢键处纳入水和去除水，而且其变化往往是不可逆的，从而改变了原先蛋白质的构造，即原先的氢键部位可能发生移动，由此引起羊毛织品变形。
(2)氢键对材料性能的影响
分子通过氢键可以组装成具有优异的光、电、磁、催化、生物活性等特性的材料。氢键有别于其他分子间相互作用之处在于以下三点。
① 氢键在类型、长度、强度和构型上是变化多样的，每个分子中的一个强氢键(一般键能大于50kJ·mo-1)足以决定固态结构，并且在很大程度上影响其液态和气态的存在。弱氢键(一般键能小于15 kJ·mol-1)在稳定结构中也起到一定的作用,当有很多氢键协同作用时效果可以变得很显著。
②氢键具有方向性、饱和性和可预见性，可设计和合成出含有特征质子给体和特征质子受体的分子，可以按照所希望的方式将一定的结构单元或功能单元通过氢键组装成具有优异的光、电、磁、催化、生物活性等特性的材料。
(2)氢键对材料性能的影响
③ 氢键强度介于化学键和范德华力之间，形成和破坏都比较容易。其动态可逆的特点,使其对外部环境的刺激能产生独特的响应，在决定材料的性质和新型材料的设计中至关重要。因此，氢键在现代化学、材料科学以及生命科学中所起的作用越来越重要。
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练习
1.下列物质性质的变化规律与分子间作用力无关的是( )
A.CCI4、CBr4、CCl4、CF4的熔、沸点逐渐降低
B.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
C.CO的熔、沸点比N2的高
D.CH4、CH3—CH3、CH3—CH2—CH3的沸点逐渐升高
B
2.有关物质结构的下列说法中正确的是（ ）
A.形成氢键A—H…B—的三个原子总在一条直线上
B.含极性键的共价化合物一定是电解质
C.氯化钠固体中的离子键在溶于水时被破坏
D.HF的分子间作用力大于HCl,故HF比HCI更稳定
C
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练习
3.氨气溶于水中，大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子。根据氨水的性质可推知NH3·H2O的结构式为( )
A. B. C. D.
B
4.目前,全世界镍的消费量仅次于铜、铝、铅、锌,居有色金属第五位。镍行业发展蕴藏着巨大潜力。
I.(1)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH)6]SO4蓝色溶液。
①基态Ni2+的核外电子排布式为_______________________
②在[Ni(NH3)6]2+中存在的化学键有________(填字母)。
A.离子键 B.共价键 C.配位键 D. 氢键 E.σ键 F.π键
Ⅱ.丁二酮肟是一种检验Ni2+的灵敏试剂。
(2)丁二酮肟(HON=C_____C=NOH )分子中C原子轨道杂化类型为______
1 mol 丁二酮肟分子所含 σ键的数目为_________
CH3
CH3
(3)配合物Ni(CO)4在常温下为液态,易溶于 CCl4、苯等有机溶剂。Ni(CO)4中Ni原子与CO的C原子形成配位键。不考虑空间结构，Ni(CO)4的结构可用示(用“→”表示出配位意图表示为__________________