2.3.2 分子间作用力 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

组织建设 第三节　分子结构与物质的性质 第二章 分子结构和性质 课时2 分子间作用力 是否为化学变化? 有没有破坏化学键? 是否需要吸收能量? H2O分子间一定普遍存在着相互作用力 请你思考！ 水有三态的变化，你对水中微粒间的相互作用有什么新的思考? 教学引入 荷兰物理学家，提出了范德华方程，研究了毛细作用，对附着力进行了计算，推导出物体气、液、固三相相互转化条件下的临界点计算公式。1910年因研究气态和液态方程获诺贝尔物理学奖。 范德华 范德华是最早研究分子间普遍存在作用力的科学家，因而把这类分子间的作用力称为范德华力。 范德华力使得许多物质能以一定的凝聚态(固态和液态)存在。 教学内容 一、范德华力 1、概念：把分子聚集在一起的作用力，称为范德华力。 2、实质： 分子间的一种静电作用。 3、特征：①范德华力没有饱和性和方向性。只要空间条件允许，当分子凝聚时，每个分子总是在它周围尽可能多地吸引其他分子。 范德华力只影响物质的物理性质，如熔沸点 教学内容 分子 HCl HBr HI 共价键键能 (kJ ∙ mol−1) 431.8 366 298.7 范德华力(kJ ∙ mol−1) 21.14 23.11 26.00 ②范德华力很弱，约比化学键键能小 1~2 个数量级。 4、影响范德华力的因素 分子 Ar CO HI HBr HCl 相对分子质量 40 28 128.5 81.5 36.5 范德华力(kJ/mol) 8.50 8.75 26.00 23.11 21.14 结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大 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 教学内容 分子 正戊烷 异戊烷 新戊烷 相对分子质量 72 72 72 范德华力(kJ ∙ mol−1) 正戊烷＞异戊烷＞新戊烷 在同分异构体中，支链数越多，范德华力越小。 【思考与讨论】观察正戊烷、异戊烷、新戊烷的范德华力变化规律？ CH3CH2CH2CH2CH3 正戊烷 CH3CHCH2CH3 CH3 异戊烷 CH3 CH3 C CH3 CH3 新戊烷 教学内容 5、范德华力对物质熔、沸点的影响 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 【思考与讨论】观察卤素单质的熔沸点变化，思考范德华力对物质熔、沸点的影响 组成结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。 ---范德华力越大、熔沸点越高 教学内容 分子 正戊烷 异戊烷 新戊烷 沸点/℃ 36.1 25 9 【思考与讨论】预测正戊烷、异戊烷、新戊烷的沸点变化规律？ 在同分异构体中，支链数越多，范德华力越小，物质熔、沸点就越低 【思考与讨论】预测二甲苯的沸点有什么变化规律？ 分子 邻二甲苯 对二甲苯 相对分子质量 106 106 沸点/℃ 144.42 138.35 相对分子质量相同时，分子的极性越大，范德华力越大 熔、沸点越高。 教学内容 ①组成结构相似，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高。②相对分子质量相近，分子极性越大，范德华力越大，熔、沸点越高。 ③同分异构体，支链越多，范德华力越小，熔、沸点越高。 【总结】范德华力对物质熔、沸点的影响 注意：化学键的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、沸点等物理性质。 教学内容 【思考与讨论】请大家预测第VIA族氢化物随着相对分子质量的增大，它们的沸点如何变化？ 分子 H2O H2S GeH4 SnH4 相对分子质量 16 32 76.6 122.7 沸点/℃ 100 -56 –48 –4 教学内容 思考：为什么HF、H2O、NH3的沸点反常？ 除范德华力之外的另一种特殊的分子间作用力——氢键。 教学内容 二、氢键 H—O键极性很强 氢键 O H H O H H δ＋ … 在水分子的O-H中，O电负性大，半径小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。 δ－ 教学内容 二、氢键 1、概念： 什么样的原子可以形成氢键？ 由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(如水分子中氢)与另一分子中电负性很强的原子(如水分子中氧)之间的作用力。 ①一个分子要有与电负性很大的原子以共价键结合的H原子。即N-H、O-H、F-H键中的H。 ②另一个分子有电负性很大的原子 2、形成的条件 N、O、F 【注意】氢键不是化学键，是一种特殊的分子间作用力。 不同分子（例如：NH3、HF）之间之间也可以形成氢键，而跟H2O之间也存在氢键 教学内容 3、表示方法： X— H … Y— X、Y为N、O、F “—”表示 共价键 “ … ”表示 氢键 O— H … O— N— H … N— F— H … F— H2 O NH3 H F 教学内容 4、氢键的特征 ① 氢键的强度介于化学键与范德华力之间。 即键的强度：化学键>氢键 >范德华力 ② 具有方向性和饱和性。 a、方向性 b、饱和性 X—H ‧‧‧Y三个原子总是尽可能在同一条直线上。 每个裸露的氢原子核只能形成一个氢键。 每个孤电子对也只能形成一个氢键。 1mol水分子能形成 氢键 2mol 教学内容 F原子电负性最大，半径小，F—H• • •F是最强的氢键 5、影响氢键强弱的因素 A—H • • •B强弱与A和B的电负性和半径有关。 电负性越大，半径越小，则氢键越强 教学内容 6、氢键的类型和对物质性质的影响 ① 分子间氢键 对羟基苯甲醛 ② 分子内氢键 邻羟基苯甲醛 邻羟基苯甲酸 邻羟基硝基苯 教学内容 形成分子内氢键的原子要处于合适的位置，如：形成平面环，以五或六原子环最稳定。分子内氢键由于受环状结构的限制，X－H…Y往往不在同一直线上，作用力不如分子间氢键强。 【思考与讨论】不同氢键对物质熔沸点的影响？ 结论：分子内氢键使物质熔、沸点降低。 分子间氢键使物质的熔、沸点升高。 特点： 一旦分子内氢键形成，分子间氢键就无法形成了。反而降低了分子的沸点。 分子内氢键 分子间氢键 邻羟基苯甲醛（熔点-7 ℃） 对羟基苯甲醛（熔点115 ℃） （1）氢键对物质的熔沸点的影响 教学内容 ② 解释：为什么HF、H2O、NH3的沸点反常，沸点H2O>H2Te>H2Se>H2S 键的强度：氢键 >范德华力 同一主族元素的氢化物，结构相似。由于水分子之间可以形成氢键，所以水的沸点较大。而H2Te、H2Se 、H2S的相对分子质量依次减小，范德华力逐渐减小，所以H2Te、H2Se 、H2S的沸点逐渐减小。 教学内容 物质 溶解性 CH3CH3 难溶 CH3CH2OH 互溶 CH3CHO 互溶 CH3COOH 互溶 （2）氢键对物质的溶解性的影响 与水分子间能形成氢键的物质在水中的溶解度增大 教学内容 ρ(0℃) ρ(4℃) ρ(20℃) ρ(100℃) 0.999841 1.000000 0.998203 0.958354 水的特殊物理性质 （3）氢键对水分子性质的影响 特性：冰的密度比液态水小、水在4℃时密度最大 教学内容 解释：冰的密度比液态水小，在4℃时水的密度最大的原因 在冰的晶体中，每个水分子周围只有4个紧邻的水分子。氢键（具有方向性）的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引。这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙。密度比液态水小。所以当冰刚刚融化为液态水时。热运动使冰的结构部分解体，水分子间的空隙减小，密度反而增大，超过4℃时，由于热运动加剧，分子间距离加大，密度渐渐减小。 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 教学内容 范德华力 氢键 共价键 作用粒子 分子 H与N、O、F 原子 特征 无方向性和饱和性 有方向性和饱和性 有方向性和饱和性 强度 共价键>氢键>范德华力 影响强度的因素　 ①随分子极性的增大而增大②组成和结构相似的分子构成的物质，相对分子质量越大，范德华力越大 对于X—H…Y，X、Y的电负性越大，Y原子的半径越小，作用越强 成键原子半径和共用电子对数目。键长越短，键能越大，共价键越稳定 对物质性质的影响 ①影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质②组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔、沸点升高。 ①分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高，在水中的溶解度增大。分子内氢键的存在，降低物质的熔、沸点 共价键键能越大，分子稳定性(化性)越强 课堂小结 23 生物大分子中的氢键 科学∙技术∙社会 教学内容 “水上漂” 水中的氢键很脆弱，破坏的快，形成的也快。总的结果是水分子总是以不稳定的氢键连在一片。水的这一特性使水有了较强的内聚力和表面能力。由于具有较高的表面能力，所以昆虫能在水面上行走。当然也和昆虫本身所具有的结构有关系. 教学内容 范德华力 氢键 分子间的作用力 概念、本质、特征 范德华力对物质熔、沸点的影响 概念、实质 构成条件、特征 表示方法 氢键对物质性质的影响 课堂小结 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。（ ） 教学反馈 2、 下列说法中正确的是( ) A、分子间作用力越大，分子越稳定 B、分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高 C、相对分子质量越大，其分子间作用力越大 D、分子间只存在范德华力 B 教学反馈 3、下列事实可用氢键解释的是( ) A、氯气易液化 B、氨气极易溶于水 C、HF的酸性比HI的弱 D、水加热到很高的温度都难以分解 B 4、关于氢键的说法正确的是( ) A、每一个水分子内含有两个氢键 B、冰、水中都存在氢键 C、分子间形成的氢键使物质的熔点和沸点降低 D、邻羟基苯甲醛的沸点比对羟基苯甲醛的沸点高 B 教学反馈 $