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第四单元 分子间作用力 分子晶体
第一课时 范德华力
【学习目标】
1．了解范德华力的类型，把握范德华力大小与物质物理性质之间的辨证关系
2．初步认识影响范德华力的主要应素，学会辨证的质量分析法
【学习内容】
一、分子间作用力
1．提出分子间存在作用力的依据
气体分子能够凝聚成相应的固体或液体
2．分子间作用力的本质
存在于分子间的一种较弱的相互作用力。
3．分子间作用力的类型
（1）取向力——极性分子之间靠永久偶极与永久偶极作用称为取向力。仅存在于极性分子之间
（2）诱导力——诱导偶极与永久偶极作用称为诱导力。极性分子作用为电场，使非极性分子产生诱导偶极或使极性分子的偶极增大(也产生诱导偶极)，这时诱导偶极与永久偶极之间形成诱导力，因此诱导力存在于极性分子与非极性分子之间，也存在于极性分子与极性分子之间。
（3）色散力——瞬间偶极与瞬间偶极之间有色散力。由于各种分子均有瞬间偶极，故色散力存在于极性分子与极性分子、极性分子与非极性分子及非极性分子与非极性分子之间。色散力不仅存在广泛，而且在分子间力中，色散力经常是重要的。
取向力、诱导力和色散力统称范德华力, 它具有以下的共性:
（1）它是永远存在于分子之间的一种作用力。
（2）它是弱的作用力（几个——几十个kJ·mol-1）。
（3）它没有方向性和饱和性。
（4）范德华力的作用范围约只有几个pm。
（5）分子间的三种作用力。其中对大多数分子来说色散力是主要的，水分子除外。
4．影响范德华力的因素
阅读下表，分析影响范德华力的因素
几种分子间作用力的分配（kJ·mol-1）
分子 取向力 诱导力 色散力 总和
Ar 0.000 0.000 8.49 8.49
CO 0.0029 0.0084 8.74 8.75
HI 0.025 0.1130 25.86 25.98
HBr 0.686 0.502 21.92 23.09
HCl 3.305 1.004 16.82 21.13
NH3 13.31 1.548 14.94 29.58
H2O 36.38 1.929 8.996 47.28
（1）组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大。
（2）分子的极性越大，范德华力越大，一般来说极性分子间的作用力大于非极性分子间的作用力。
5．范德华力对物质熔沸点的影响
（1）结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大，熔沸点越高
（2）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, ，其熔沸点越高
【科学探究】
分子的偶极矩是衡量分子极性大小的物理量，分子偶极矩的数据可由实验测定。
永久偶极、诱导偶极和瞬时偶极
（1）永久偶极
极性分子的固有偶极称永久偶极。
（2）诱导偶极和瞬时偶极
非极性分子在外电场的作用下，可以变成具有一定偶极的极性分子，而极性分子在外电场作用下，其偶极也可以增大。在电场的影响下产生的偶极称为诱导偶极。
诱导偶极用△μ表示，其强度大小和电场强度成正比，也和分子的变形性成正比。所谓分子的变形性，即为分子的正负电重心的可分程度，分子体积越大，电子越多，变形性越大。
非极性分子无外电场时，由于运动、碰撞，原子核和电子的相对位置变化，其正负电重
心可有瞬间的不重合；极性分子也会由于上述原因改变正负电重心。这种由于分子在一瞬间正负电重心不重合而造成的偶极叫瞬间偶极。瞬间偶极和分子的变形性大小有关。
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第四单元 分子间作用力 分子晶体
第三课时 分子晶体
【学习目标】
1．加深对分子晶体有关知识的认识和应用
【学习内容】
三、分子晶体
1．定义
分子间以分子间作用力（范德华力,氢键）相结合的晶体叫分子晶体。
2．常见的分子晶体
(1)所有非金属氢化物： H2O, H2S, NH3, CH4, HX
(2) 部分非金属单质: X2, N2, O2, H2, S8, P4, C60
(3) 部分非金属氧化物: 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．分子晶体的物理共性
① 较低的熔点和沸点
② 较小的硬度。
③ 一般都是绝缘体，熔融状态也不导电。
4．干冰的结构
(1)二氧化碳分子的位置：
（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几个？
[科学探究]
一、四种晶体的比较
晶体类型 离子晶体 原子晶体 分子晶体 金属晶体
构成微粒 阳阴离子 原子 分子 金属离子和自由电子
微粒间作用力 肯定有离子键可能有共价键 共价键 分子间：范德华力分子内：共价键 金属键
是否有分子存在 无 无分子、是巨大网状结构 有分子 无
导 电 性 熔化时或水溶液能导电 无或差 晶体不导电，溶于水能电离的，其水溶液能导电；熔化不导电 导电
熔化时键的变化 断开离子键、共价键不一定断 断键 不断键 减弱
物质种类 大多数盐、强碱活泼金属氧化物 金刚石、Si、SiO2、SiC、B 气体、多数非金属单质、酸、多数有机物 金属
二、物质熔沸点高低比较
基本原理：晶体内微粒间的作用力越大，物质的熔沸点越高。
1．不同种晶体的熔沸点大小比较
一般：原子晶体>离子晶体>分子晶体（有例外）
2．同种晶体的熔沸点大小比较
（1）离子晶体
阴、阳离子电荷数越大，半径越小，熔沸点越高
（2）分子晶体
相对分子质量越大，分子的极性越大，熔沸点越高 （含氢键时反常）
（3）原子晶体
原子半径越小→键长越短→键能越大，熔沸点越高
（4）金属晶体
金属阳离子电荷数越高，半径越小，熔沸点越高
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第四单元 分子间作用力 分子晶体
第二课时 氢键的形成
【学习目标】
1．理解氢键的本质，能分析氢键的强弱，认识氢键的重要性
【学习内容】
二、 氢键
思考：观察课本P51页图3-29，第ⅥA族元素的气态氢化物的沸点随相对分子质量的增大而升高，符合前面所学规律，但H2O的沸点却反常，这是什么原因呢？
（一）氢键的成因：
当氢原子与电负性大的原子X以共价键相结合时，由于H—X键具有强极性，这时H相对带上较强的正电荷，而X相对带上较强的负电荷。当氢原子以其唯一的一个电子与X成键后，就变成无内层电子、半径极小的核，其正电场强度很大，以至当另一HX分子的X原子以其孤对电子向H靠近时，非但很少受到电子之间的排斥，反而互相吸引，抵达一定平衡距离即形成氢键。
（二）氢键的相关知识
1．氢健的形成条件：半径小、吸引电子能力强的原子（ N 、 O 、 F ）与H核。
2．氢键的定义：半径小、吸引电子能力强的原子与H核之间的很强的作用叫氢键。通常我们可以把氢键看做一种比较强的分子间作用力。
3．氢键的表示方法：X—H···Y（X、Y可以相同，也可以不同）
4．氢键对物质的性质的影响：可以使物质的熔沸点 升高 ，还对物质的 溶解度
等也有影响。
如在极性溶剂中，如果溶质分子和溶剂分子间能形成氢键，就会促进分子间的结合，导致溶解度增大。例如：由于乙醇分子与水分子间能形成不同分子间的氢键，故乙醇与水能以任意比互溶。而乙醇的同分异构体二甲醚分子中不存在羟基，因而在二甲醚分子与水分子间不能形成氢键，二甲醚很难熔解于水。
5.影响氢键强弱的因素：与X—H···Y中X、Y原子的电负性及半径大小有关。X、Y原子的电负性越大、半径越小，形成的氢键就越强。常见的氢键的强弱顺序为：
F—H···F O—H···O O—H···N N—H···N O—H···Cl
5．说明：氢键与范德华力之间的区别
氢键与范德华力同属于分子间作用力；但两者的不同之处在于氢键具有饱和性与方向性。所谓饱和性是指H原子形成一个共价健后，通常只能再形成一个氢键。这是因为H原子比X、Y原子小得多，当形成X—H···Y后，第二个Y原子再靠近H原子时，将会受到已形成氢键的Y原子的电子云的强烈排斥。而氢键的方向性是指以H原子为中心的3个原子X—H···Y尽可能在一条直线上，这样X原子与Y原子间的距离较远，斥力较小，形成的氢键稳定。综上所述可将氢键看做是较强的、有方向性和饱和性的分子间作用力。
6.氢键可以在分子之间形成，也可在分子内部形成：如邻羟基苯甲酸和对羟基苯甲酸。
【科学研究】
1．为何NH3、H2O、 HF的熔沸点比同主族相邻元素的氢化物的熔沸点高呢？
2．为何NH3极易溶于水？
3．解释水结冰时体积膨胀、密度减小的原因。
4．氢键在生命体分子中的作用？
5．从氢键的角度分析造成尿素、醋酸、硝酸三种相对分子质量相近的分子溶沸点相差较大的可能原因。
6．氢键、化学键与范德华力
化学键 氢键 范德华力
概念
范围
能量
性质影响
[习题研究]
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
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
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
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
4.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
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