内容正文:
第4节 分子间作用力
学习任务目标
1.了解分子间作用力的广泛存在及对物质性质的影响。
2.了解氢键的形成条件、类型和特点。
3.列举含有氢键的物质,知道氢键对物质性质的影响。
1.化学键的成键微粒包括原子、离子、电子。
2.分子构成的物质中,分子与分子之间和分子内部的作用力不相同,在分子内部的成键原子之间存在的是共价键。
3.金刚石、单质硅、二氧化硅等是由原子通过共价键相结合构成的物质,铝、铜、铁等金属单质是通过金属键形成的物质。
4.稀有气体是由分子构成的物质,但其分子是单原子分子。
一、范德华力与物质性质
1.分子间作用力
分子间存在着许多相互作用,人们将这种作用统称为分子间作用力。
2.范德华力与物质性质
概念
范德华力是分子之间普遍存在的一种相互作用力
作用
它使许多物质能以一定的凝聚态(固态和液态)存在
实质
分子之间的电性作用
特征
作用能比化学键键能小,无方向性,无饱和性
影响因素
(1)分子的极性越大,范德华力越大
(2)结构和组成相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大
对物质性质的
影响
范德华力主要影响物质的物理性质,如熔、沸点。范德华力越大,物质熔、沸点越高
二、氢键与物质性质
1.氢键
(1)概念:一种分子间作用力。当氢原子与电负性大的原子X以共价键结合时,H原子与另一个电负性大的原子Y之间的静电相互作用。
(2)表示:用X—H…Y表示。
(3)形成条件:
①氢原子位于X原子和Y原子之间。
②X、Y原子所属元素具有较强的电负性和较小的原子半径,主要是N、O、F原子。
(4)类型:分子内氢键、分子间氢键。
(5)特征:氢键的作用能比范德华力的作用能大一些,但比化学键的键能小得多。氢键有一定的方向性和饱和性。
2.氢键对物质性质的影响
(1)当形成分子间氢键时,物质的熔、沸点将升高。
(2)当形成分子内氢键时,物质的熔、沸点将降低。
(3)氢键也影响物质的电离、溶解等过程。
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)水分解以及水的三态变化时水分子中的化学键都被破坏。 (×)
(2) Cl2、Br2、I2在常温常压下分别为气态、液态和固态,是因为分子间作用力逐渐增大。 (√)
(3)能形成氢键的物质中一定存在氢键。 (×)
(4)液态水中分子间的作用力只有氢键。 (×)
(5)水分子的稳定性受氢键的影响。 (×)
分子间作用力对物质性质的影响
同主族元素的氢化物的沸点随周期数的变化如图所示。
探究1:为什么Cl2、Br2、I2三者的组成和化学性质均相似,但状态却为气、液、固?
提示:Cl2、Br2、I2的组成和结构相似,由于相对分子质量逐渐增大,所以范德华力逐渐增大,故熔、沸点升高,状态由气体变为液体、固体。
探究2:液态水中分子间的作用力只有氢键吗?水分子的稳定性是氢键的影响吗?
提示:液态水分子之间的作用力主要是氢键,但也存在范德华力。在水分子内部存在共价键(O—H),由于H—O键键能较大,因此水分子稳定。水分子的稳定性与氢键无关。
探究3:同种物质的分子之间的作用力大小与物质的存在状态有关系吗?
提示:有。分子间作用力的作用范围较小,只有当分子与分子充分接近时,才有明显的作用。物质处于气态时,由于分子之间的距离较大,其分子间作用力比较微弱。
探究4:只要存在氢键,分子的熔、沸点就一定增大吗?
提示:不一定。分子内氢键与分子间氢键对于分子熔、沸点的影响不同。
1.已知各种硝基苯酚的性质如下表:
名称
结构式
溶解度(g/100 g
水,25 ℃)
熔点
/℃
沸点
/℃
邻硝基
苯酚
0.2
45
100
间硝基
苯酚
1.4
96
194
对硝基
苯酚
1.7
114
295
下列关于各种硝基苯酚的叙述不正确的是( )
A.邻硝基苯酚分子内形成氢键,使其熔、沸点低于另两种硝基苯酚
B.间硝基苯酚不仅分子间能形成氢键,也能与水分子形成氢键
C.对硝基苯酚分子间能形成氢键,使其熔、沸点较高
D.三种硝基苯酚都不能与水分子形成氢键,所以在水中溶解度小
D 解析:邻硝基苯酚形成分子内氢键,间硝基苯酚、对硝基苯酚主要形成分子间氢键,分子间氢键的形成使其熔、沸点升高,A、C项正确;三种硝基苯酚都可以与水分子形成氢键,B项正确,D项不正确。
2.下列物质的变化,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.将水加热变为气态
D.NH4Cl受热分解
A 解析:碘的升华,只是状态发生了变化,破坏的是范德华力,没有破坏化学键;NaCl溶于水,会破坏离子键;水由液态变为气态,破坏的是氢键和范德华力;NH4Cl受热分解,破坏的是化学键(包括共价键和离子键)。
3.下列事实,不能用氢键知识解释的是(