范德华力和氢键、溶解性【上课用】PPT课件.ppt

1 1.共价共价键极性极性键非极性非极性键空空间不不对称称极性分子极性分子双原子分子：双原子分子：HCl、NO、IBrV型分子：型分子：H2O、H2S、SO2三角三角锥形分子：形分子：NH3、PH3非正四面体：非正四面体：CHCl3非极性分子非极性分子单质分子：分子：Cl2、N2、P4、O2直直线形分子：形分子：CO2、CS2、C2H2正四面体：正四面体：CH4、CCl4、CF4空空间对称称复复习回回顾2 2.气体在加气体在加压降温降温时会会变为液体，液体在降温液体，液体在降温时会凝固，会凝固，为什么？什么？因因为存在一种把分子聚集在一起的作用力存在一种把分子聚集在一起的作用力而我而我们把把这种作用力称种作用力称为分子分子间作用力作用力。通常包括范德通常包括范德华力和力和氢键。3 3.二、范德二、范德华力及其力及其对物物质性性质的影响的影响1、范德、范德华力：很弱力：很弱，比化学，比化学键小小12个个数量数量级。分子分子分子分子HClHClHBrHBrHIHICOCOArAr范德范德范德范德华华力力力力（kj/molkj/mol）21.1421.1423.1123.1126.0026.008.758.758.508.50共价共价共价共价键键键键能能能能(kj/mol)(kj/mol)431.8431.8366366298.7298.7745745无无无无不属于化学不属于化学键4 4.2 2、影响范德、影响范德华力大小的因素力大小的因素分子分子HClHClHBrHBrHIHI相相对分子分子质量量36365 58181128128范德范德华力力(kJ/mol)(kJ/mol)21.1421.1423.1123.1126.0026.00大大（1）结构构 的分子，相的分子，相对分子分子质量越量越 ，范范德德华力力越越 ，熔、沸越，熔、沸越 。相似相似大大高高5 5.分子分子分子分子相相相相对对分子分子分子分子质质量量量量分子的分子的分子的分子的极性极性极性极性熔点熔点熔点熔点/沸点沸点沸点沸点/COCO2828极性极性极性极性-205.05-205.05-191.49-191.49N N2 22828非极性非极性非极性非极性-210.00-210.00-195.81-195.81（2）相）相对分子分子质量量 或或 时，分子的极性越，分子的极性越 ，范德范德华力力越越 ，熔、沸越，熔、沸越 。相同相同相近相近大大大大请分析下表中数据分析下表中数据高高6 6.范德范德华力影响物力影响物质的的物理性物理性质（熔、沸点等）（熔、沸点等）3 3、范德、范德华力力对物物质性性质的影响的影响单质相相对分分子子质量量熔点熔点/沸点沸点/F F2 23838-219.6-219.6-188.1-188.1ClCl2 27171-101.0-101.0-34.6-34.6BrBr2 2160160-7.2-7.258.858.8I I2 2254254113.5113.5184.4184.4分子分子间范德范德华力越大，熔沸点越高力越大，熔沸点越高7 7.壁壁虎虎为什什么么能能在在天天花花板板土土爬爬行行自自如如?这曾曾是是一一个个困困扰科科学学家家一一百百多多年年的的谜。用用电子子显微微镜可可观察察到到，壁壁虎虎的的四四足足覆覆盖盖着着几几十十万万条条纤细的的由由角角蛋蛋白白构构成成的的纳米米级尺尺寸寸的的毛毛。壁壁虎虎的的足足有有多多大大吸吸力力?实验证明明，如如果果在在一一个个分分币的的面面积土土布布满100万万条条壁壁虎虎足足的的细毛毛，可可以以吊吊起起20kg重重的的物物体体。近近年年来来，有有人人用用计算算机机模模拟，证明明壁壁虎虎的的足足与与墙体体之之间的的作作用用力力在在本本质上上是是它它的的细毛毛与与墙体之体之间的范德的范德华力力。思考？夏天思考？夏天经常常见到到许多壁虎在多壁虎在墙壁或天花板上爬行，壁或天花板上爬行，却掉不下来，却掉不下来，为什么？什么？8 8.将干冰气化，破坏了将干冰气化，破坏了CO2分子晶体的分子晶体的将将CO2气体溶于水，破坏了气体溶于水，破坏了CO2分子的分子的分子分子间作用力作用力共价共价键思考：思考：9 9.练习：下列下列变化化过程只是克服了范德程只是克服了范德华力力的是（的是（）A A、食、食盐的熔化的熔化 B B、水的分解、水的分解 C C、碘、碘单质的升的升华 D D、金属、金属钠的熔化的熔化C1010.课堂堂练习离子离子键、共价、共价键、金属、金属键、分子、分子间作用力都作用力都是微粒是微粒间的作用力。下列物的作用力。下列物质中，只存在一中，只存在一种作用力的是种作用力的是 （）A.干冰干冰 B.NaCl C.NaOH D.I2 E.H2SO4B1111.-150-125-100-75-50-2502550751002345CH4SiH4GeH4SnH4NH3PH3AsH3SbH3HFHClHBrHIH2OH2SH2SeH2Te沸点沸点/周期周期你从你从图中能得到什么信息？中能得到什么信息？如何用分子如何用分子间作用力解作用力解释图中曲中曲线的形状？的形状？1212.定定义：当：当氢原子原子与与电负性大性大的的X X原子以共价原子以共价键结合合时，它，它们之之间的的共用共用电子子对强烈地偏向烈地偏向X X，使，使H H几乎几乎成成为“裸露裸露”的的质子，子，这样相相对显正正电性的性的H H与另一个与另一个电负性很大的原性很大的原子子(X(X或或Y)Y)中的孤中的孤对电子相互吸引和子相互吸引和发生一定程度的生一定程度的轨道重叠作用道重叠作用，这种分子种分子间的作用力称的作用力称氢键。四、四、氢键及其及其对物物质性性质的影响的影响1313.表示表示：氢键可以用可以用X XH HY Y表示。表示。X X和和Y Y可以是同种原子，也可以是不同种原子，可以是同种原子，也可以是不同种原子，但都是但都是电负性性较大、半径极小的非金属原大、半径极小的非金属原子（一般就是、子（一般就是、）。表示式中的）。表示式中的实线表示共价表示共价键，虚，虚线表示表示氢键。思考：思考：NHNH3 3为什么极易溶于水？什么极易溶于水？NH3溶于水是形成溶于水是形成N-H还是形成是形成O-HN?NHNH3 3溶于水形成溶于水形成氢键示意示意图如右如右,正正是是这样，NHNH3 3溶于溶于水溶液呈碱性水溶液呈碱性溶溶质与溶与溶剂分子之分子之间的的氢键作用，使溶作用，使溶质溶溶解度增大，解度增大，氢键作用力越大，溶解性越好。作用力越大，溶解性越好。1414.氢键的的键能一般小于能一般小于40k40kJ J/mol/mol，强度介于化学度介于化学键和范德和范德华力之力之间因此因此氢键不属于化学不属于化学键，而，而属于分子属于分子间作用力作用力的范畴。的范畴。FH-FFH-FOH-OOH-ONH-NNH-N氢氢 键键 键键 能能能能 (kJ/mol)(kJ/mol)28.128.118.818.817.917.9范德范德范德范德华华力力力力(kJ/mol)(kJ/mol)13.413.416.416.412.112.1共价共价共价共价键键键键能能能能(kJ/mol(kJ/mol568568462.8462.8390.8390.81515.邻羟基苯甲基苯甲醛(熔点熔点:-7)对羟基苯甲基苯甲醛(熔点熔点:115-117).氢键的的存在存在(1)(1)分子分子间氢键(2)(2)分子内分子内氢键分子分子间氢键使物使物质熔点熔点升高升高分子分子内内氢键使物使物质熔点熔点降低降低1616.（1）分子）分子间氢键 氢键普遍存在于已普遍存在于已经与与N、O、F形成共价形成共价键的的氢原子与另外的原子与另外的N、O、F原子之原子之间。如：HF、H2O、NH3 相互之相互之间C2H5OH、CH3COOH、H2O相互之相互之间 （2）分子内）分子内氢键 某些物某些物质在分子内也可形成在分子内也可形成氢键，例如，例如HNO3、或或当苯酚在当苯酚在邻位位上有上有CHO、COOH、OH和和NO2时，可形成分子内的，可形成分子内的氢键，组成成“螯合螯合环”的特殊的特殊结构构.1717.5.5.氢键的的饱和性和性和和方向性方向性饱和性：和性：在在“XHXHY Y”所表示的所表示的氢键中，一个中，一个氢原子只能与一个原子只能与一个Y Y原子原子结合合方向性：方向性：Y Y原子与原子与X-HX-H形成形成氢键时，氢原子尽原子尽量与量与Y Y原子的孤原子的孤对电子方子方向一致，即以向一致，即以H H原子原子为中中心三个原子尽可能在一心三个原子尽可能在一条直条直线上。上。这样可使可使X X与与Y Y的距离最的距离最远，斥力最小，斥力最小，形成的形成的氢键强。1919.讨论:我我们在学在学习化学的化学的过程中程中还有什么地方能有什么地方能用用氢键的知的知识来解来解释的？的？(1)水的水的特殊特殊物理性物理性质(2)蛋白蛋白质结构中存在构中存在氢键(3)核酸核酸DNA中也存在中也存在氢键(4)甲醇甲醇易溶于水易溶于水(5)乙醇与水互溶乙醇与水互溶2020.水的物理性水的物理性质:水的水的水的水的熔点熔点熔点熔点()()()()水的水的水的水的沸点沸点沸点沸点()()()()水在水在水在水在0 0 0 0 时时密度密度密度密度(g/ml)(g/ml)(g/ml)(g/ml)水在水在水在水在4 4 4 4 时时密度密度密度密度(g/ml)(g/ml)(g/ml)(g/ml)水在水在水在水在20 20 20 20 时时密密密密度度度度(g/ml)(g/ml)(g/ml)(g/ml)水在水在水在水在100 100 100 100 时时密密密密度度度度(g/ml)(g/ml)(g/ml)(g/ml)0.000.00100.00100.000.9998410.9998411.0000001.0000000.9982030.998203 0.9583540.958354讨论水的水的特殊性特殊性：(1)水的熔沸点比水的熔沸点比较高？高？(2)为什么水什么水结冰后体冰后体积膨膨胀？(3)为什么水在什么水在4时密度密度最大最大？(4)水的分解温度水的分解温度远高于其沸点的原因是？高于其沸点的原因是？2121.液液态水中的水中的氢键2222.2323.2424.在水蒸气中水以在水蒸气中水以单个的个的H20分子形式存在；分子形式存在；在液在液态水中，水中，经常是几个水分子通常是几个水分子通过氢键结合合起来，形成（起来，形成（H20）n(如上如上图）；在固）；在固态水水（冰）中，水分子大范（冰）中，水分子大范围地以地以氢键互相互相联结，形成相当疏松的晶体，从而在形成相当疏松的晶体，从而在结构中有构中有许多空多空隙，造成体隙，造成体积膨膨胀，密度减小，因此冰能浮在，密度减小，因此冰能浮在水面上水面上2525.随温度升高，同随温度升高，同时发生两种相反的生两种相反的过程：一是程：一是冰晶冰晶结构小集体受构小集体受热不断崩不断崩溃，缔合分子减少；合分子减少；另一是水分子另一是水分子间距因距因热运运动不断增大不断增大0 044间，前者占主前者占主导优势，4以上，后者占主以上，后者占主导优势，4时，两者互不相，两者互不相让，导致水的密度最大致水的密度最大26.相似相溶相似相溶水和水和甲醇的相互溶解甲醇的相互溶解（深（深蓝色虚色虚线为氢键）2727.2828.2929.DNA的双螺旋的双螺旋结构构(碱基配碱基配对)3030.第三第三节 分子的性分子的性质6.6.氢键对物物质性性质的影响的影响氢键的存在使物的存在使物质的的熔沸点熔沸点相相对较高高氢键的存在使物的存在使物质的的溶解度增大溶解度增大注意：分子注意：分子间氢键使物使物质熔点熔点升高升高 分子分子内内氢键使物使物质熔点熔点降低降低极性溶极性溶剂里，里，溶溶质分子与溶分子与溶剂分子分子间的的氢键使溶使溶质溶解度增大溶解度增大，如：如：HFHF和和NHNH3 3在水中在水中的溶解度比的溶解度比较大，就是大，就是这个个缘故。故。(3)(3)液体分子液体分子间若形成若形成氢键，有可能，有可能发生生缔合合现象，分子象，分子缔合的合的结果会果会影响液体的密度影响液体的密度。31.返回1 1范德范德华力、力、氢键和共价和共价键的比的比较范德范德华力力氢键共价共价键概念概念物物质分子之分子之间普普遍存在的一种相遍存在的一种相互作用的力，又互作用的力，又称分子称分子间作用力作用力由已由已经与与电负性很性很强的的原子形成共价原子形成共价键的的氢原原子与另一个分子中子与另一个分子中电负性很性很强的原子之的原子之间的作的作用力用力原子原子间通通过共用共用电子子对所形成的相所形成的相互作用互作用作用作用粒子粒子分子或原子分子或原子(稀稀有气体有气体)氢原子，氟、氮、氧原原子，氟、氮、氧原子子(分子内、分子分子内、分子间)原子原子返回范德范德华力力氢键共价共价键特征特征无方向性、无无方向性、无饱和性和性有方向性、有有方向性、有饱和性和性有方向性、有有方向性、有饱和性和性强度度比比较共价共价键氢键范德范德华力力影响影响强度度的因的因素素随着分子极性和相随着分子极性和相对分子分子质量的增大而增量的增大而增大大对于于AHB，A、B的的电负性性越大，越大，B原子的半原子的半径越小，径越小，氢键键能越大能越大成成键原子半原子半径越小，径越小，键长越短，越短，键能越大，共能越大，共价价键越越稳定定返回范德范德华力力氢键共价共价键对物物质性性质的的影响影响影响物影响物质的的熔沸点熔沸点、溶解度溶解度等物理性等物理性质组成和成和结构相似的物构相似的物质，随相，随相对分子分子质量量的增大，物的增大，物质的熔沸的熔沸点升高，如点升高，如F2Cl2Br2I2，CF4CCl4CBr4分子分子间氢键的存的存在，使物在，使物质的熔的熔沸点沸点升高，在水升高，在水中的中的溶解度溶解度增大，增大，如熔沸点：如熔沸点：H2OH2S，HFHCl，NH3PH3影响分子影响分子的的稳定性定性共价共价键键能能越大，分子越大，分子稳定性越定性越强第三第三节 分子的性分子的性质四、溶解性四、溶解性1 1、内因：、内因：2 2、外因：、外因：固体：温度；固体：温度；气体：温度和气体：温度和压强。相似相溶原理相似相溶原理注：注：“相似相溶相似相溶”还适用于适用于分子分子结构的相似性。构的相似性。“相相似似相相溶溶”的的规律律：非非极极性性溶溶质一一般般能能溶溶于于非极性溶非极性溶剂，极性溶，极性溶质一般能溶于极性溶一般能溶于极性溶剂。如：如：CH3OH、C2H5OH分子中都含分子中都含-OH，且，且-OH所占所占“份份额”较大，所以大，所以2种醇均可与水互溶。种醇均可与水互溶。35.第三第三节 分子的性分子的性质3 3、其他因素：、其他因素：（1 1）如果）如果溶溶质与溶与溶剂之之间能形成能形成氢键，则溶解度增大，且溶解度增大，且氢键越越强，溶解性越好。，溶解性越好。如：如：HFHF、NHNH3 3（2 2）溶溶质与水与水发生反生反应时可增大其溶解度。可增大其溶解度。如：如：ClCl2 2、COCO2 2、SOSO2 2、NHNH3 336.第三第三节 分子的性分子的性质低低级醇中的醇中的-OH与水分子的与水分子的-OH相近，因而能相近，因而能与水互溶。与水互溶。而高而高级醇的醇的烃基基较大，使其中的大，使其中的-OH与水分子与水分子的的-OH相似因素少多了，因它相似因素少多了，因它们在水中的溶解在水中的溶解度明度明显减小减小。思考：思考：为什么低什么低级醇易溶于水，而高醇易溶于水，而高级醇在醇在水中的溶解度却很小？水中的溶解度却很小？思考与交流37.练习：（：（04广广东）下列关于）下列关于氢键的的说法法中正确的是中正确的是()A、每个水分子内含有两个、每个水分子内含有两个氢键B、在所有的水蒸气、水、冰中都含有、在所有的水蒸气、水、冰中都含有氢键C、分子、分子间能形成能形成氢键，使物，使物质的熔沸的熔沸点升高点升高D、HFHF稳定性很定性很强，是因，是因为其分子其分子间能能形成形成氢键 38.练习：下列事：下列事实与与氢键有关的是有关的是()A、水加、水加热到很高的温度都到很高的温度都难易分解易分解B、水、水结成冰体成冰体积膨膨胀，密度，密度变小小C、CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点随相熔点随相对分分子子质量增大而升高量增大而升高D、HFHF、HClHCl、HBrHBr、HIHI的的热稳定性依次减弱定性依次减弱39.D.-OHD.-OH上上氢原子的活原子的活泼性：性：H-O-HCH-O-HC2 2H H5 5-O-H-O-H40.练习：下列事：下列事实与与氢键无关的是无关的是()()A A、液、液态氟化氟化氢中有三聚氟化中有三聚氟化氢（HFHF）3 3的存在的存在B B、冰的密度比液、冰的密度比液态水的密度小水的密度小C C、乙醇比甲、乙醇比甲醚（CHCH3 3-O-CH-O-CH3 3）更易溶于水）更易溶于水D D、NHNH3 3比比PHPH3 3稳定定41.练习：共价：共价键、离子、离子键、范德、范德华力和力和氢键是形成是形成晶体的粒子之晶体的粒子之间的四种作用力。下列晶体：的四种作用力。下列晶体：NaNa2 2O O2 2固体氨固体氨NaClNaClSiOSiO2 2冰冰干冰，其中含有三种作用力的是干冰，其中含有三种作用力的是()A AB BC C D D42.练习：氨在水中的溶解度在常：氨在水中的溶解度在常见气体中最大气体中最大,下下列因素与氨的水溶性没有关系的是（列因素与氨的水溶性没有关系的是（）A A、氨和水都是极性、氨和水都是极性较强的分子的分子B B、氨在水中易形成、氨在水中易形成“O-H NO-H N”键C C、氨溶于水建立了、氨溶于水建立了“”的平衡的平衡D D、氨是一种容易液化的气体、氨是一种容易液化的气体43.练习：水蒸气中常含有部分（：水蒸气中常含有部分（H H2 2O O）2 2，要确定，要确定它的存在，可采用的方法是（它的存在，可采用的方法是（）A A、1L1L水蒸气冷凝后与足量金属水蒸气冷凝后与足量金属钠反反应，测产生生氢气的体气的体积B B、1L1L水蒸气通水蒸气通过浓硫酸后，硫酸后，测浓硫酸增重的硫酸增重的质量量C C、该水蒸气冷凝后，水蒸气冷凝后，测水的水的pHpHD D、该水蒸气冷凝后，水蒸气冷凝后，测氢氧原子比氧原子比44.