34 分子間作用力 分子晶體

1、氣態(tài)氣態(tài)固態(tài)固態(tài)液態(tài)液態(tài)水的電解水的電解范德華力、氫鍵范德華力、氫鍵范德華范德華(Van Der Waals 1837 1923) 荷蘭物理學(xué)家。提出了范德華荷蘭物理學(xué)家。提出了范德華方程。研究了毛細(xì)作用，對(duì)附著力方程。研究了毛細(xì)作用，對(duì)附著力進(jìn)行了計(jì)算。推導(dǎo)出物體氣、液、進(jìn)行了計(jì)算。推導(dǎo)出物體氣、液、固三相相互轉(zhuǎn)化條件下的臨界點(diǎn)計(jì)固三相相互轉(zhuǎn)化條件下的臨界點(diǎn)計(jì)算公式。算公式。 1910 1910 年因研究氣態(tài)和液年因研究氣態(tài)和液態(tài)方程獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。原子間態(tài)方程獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。原子間和分子間的吸引力被命名為范德華力。和分子間的吸引力被命名為范德華力。范德華力范德華力是分子之間普遍存在的是

2、分子之間普遍存在的一種相互作用力，它使得許多物質(zhì)能以一一種相互作用力，它使得許多物質(zhì)能以一定的凝聚態(tài)（固態(tài)或液態(tài)）存在。定的凝聚態(tài)（固態(tài)或液態(tài)）存在。范德華力存在于范德華力存在于液固氣態(tài)液固氣態(tài)的任何微粒的任何微粒之間。之間。作用力屬作用力屬短程力短程力：300500pm范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。無(wú)方向性無(wú)方向性和和飽和性飽和性。影響范德華力的因素：影響范德華力的因素：分子的大小、分子的空間構(gòu)型、分子中電分子的大小、分子的空間構(gòu)型、分子中電荷分布是否均勻等。荷分布是否均勻等。范德華力比化學(xué)鍵弱得多。一般來(lái)說(shuō)，某范德華力比化學(xué)鍵弱得多。一般來(lái)說(shuō)，某物質(zhì)的范德華力越大，則它的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)就越物質(zhì)的范德華力越大

3、，則它的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)就越高。對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，范德華力一高。對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，范德華力一般隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大而增強(qiáng)。般隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大而增強(qiáng)。范德華力對(duì)物質(zhì)的范德華力對(duì)物質(zhì)的沸點(diǎn)、熔點(diǎn)、氣化熱、沸點(diǎn)、熔點(diǎn)、氣化熱、熔化熱、溶解度、表面張力、粘度熔化熱、溶解度、表面張力、粘度等物理化學(xué)等物理化學(xué)性質(zhì)有性質(zhì)有決定性決定性的影響。的影響。作用微粒作用微粒作用力強(qiáng)弱作用力強(qiáng)弱意意 義義化學(xué)鍵化學(xué)鍵范德華力范德華力相鄰原子相鄰原子之間之間作用力強(qiáng)烈作用力強(qiáng)烈影響物質(zhì)的影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)物理性質(zhì)分子之間分子之間作用力微弱作用力微弱影響物質(zhì)的物影響物質(zhì)的物理性質(zhì)（

4、熔、理性質(zhì)（熔、沸點(diǎn)及溶解度沸點(diǎn)及溶解度等）等）化學(xué)鍵與范德華力的比較化學(xué)鍵與范德華力的比較1.下列物質(zhì)中，其沸點(diǎn)可能低于下列物質(zhì)中，其沸點(diǎn)可能低于SiCl4的是的是( ) A. GeCl4 B. SiBr4 C. CCl4 D. NaClC練練 習(xí)習(xí)2. 下列敘述正確的是下列敘述正確的是( ) A. 氧氣的沸點(diǎn)低于氮?dú)獾姆悬c(diǎn)氧氣的沸點(diǎn)低于氮?dú)獾姆悬c(diǎn) B. 稀有氣體原子序數(shù)越大沸點(diǎn)越高稀有氣體原子序數(shù)越大沸點(diǎn)越高 C. 分子間作用力越弱，則由分子組成的物質(zhì)分子間作用力越弱，則由分子組成的物質(zhì) 熔點(diǎn)越低熔點(diǎn)越低 D. 同周期元素的原子半徑越小越易失去電子同周期元素的原子半徑越小越易失去電子B C

5、3. 將干冰氣化，破壞了將干冰氣化，破壞了CO2分子晶體的分子晶體的 . 將將CO2氣體溶于水，破壞了氣體溶于水，破壞了CO2分子的分子的 . 分子間作用力分子間作用力共價(jià)鍵共價(jià)鍵練練 習(xí)習(xí)4.4.請(qǐng)預(yù)測(cè)的熔沸點(diǎn)高低請(qǐng)預(yù)測(cè)的熔沸點(diǎn)高低（1 1）HFHF、HClHCl、HBrHBr、HIHI（2 2）H H2 2O O、 H H2 2S S 、H H2 2SeSe、 H H2 2TeTe事實(shí)是否是這樣的嗎？事實(shí)是否是這樣的嗎？100周期周期溫度溫度/01002345熔點(diǎn)熔點(diǎn)沸點(diǎn)沸點(diǎn)H2OH2SH2SeH2Te氧族元素的氫的化合物的氧族元素的氫的化合物的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)熔點(diǎn)和沸點(diǎn)在有些化合物中氫原子似乎

6、可以同時(shí)和兩在有些化合物中氫原子似乎可以同時(shí)和兩個(gè)電負(fù)性很大而原子半徑較小的原子個(gè)電負(fù)性很大而原子半徑較小的原子(如如O、F、N等等)相結(jié)合，一般表示為相結(jié)合，一般表示為XHY，其中，其中HY的結(jié)合力就是的結(jié)合力就是氫鍵氫鍵。XHYXHY表示氫鍵表示氫鍵 氫鍵屬于一種較強(qiáng)的分子間作用力，既可以存在于分子之間，也可以存在于復(fù)雜分子的內(nèi)部。氫鍵不屬于化學(xué)鍵氫鍵不屬于化學(xué)鍵氫鍵作用小于化學(xué)鍵大于分子間作用力氫鍵作用小于化學(xué)鍵大于分子間作用力理解氫鍵應(yīng)注意：理解氫鍵應(yīng)注意：冰晶體中的氫鍵冰晶體中的氫鍵分子間氫鍵分子內(nèi)氫鍵分子分子間間氫鍵氫鍵的形成使物質(zhì)的沸點(diǎn)和熔的形成使物質(zhì)的沸點(diǎn)和熔點(diǎn)升高。點(diǎn)升高。分

7、子分子內(nèi)內(nèi)氫鍵氫鍵的生成使物質(zhì)的沸點(diǎn)和熔的生成使物質(zhì)的沸點(diǎn)和熔點(diǎn)降低點(diǎn)降低。氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響：氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響：在極性溶劑里，如果溶質(zhì)分子與溶劑在極性溶劑里，如果溶質(zhì)分子與溶劑分子間可以生成氫鍵，則溶質(zhì)的溶解度增分子間可以生成氫鍵，則溶質(zhì)的溶解度增大。大。水和甲醇的相互溶解水和甲醇的相互溶解（深藍(lán)色虛線為氫鍵）（深藍(lán)色虛線為氫鍵）蛋白質(zhì)分子中的氫鍵蛋白質(zhì)分子中的氫鍵（圖中虛線表示氫鍵）（圖中虛線表示氫鍵）DNA雙螺旋是通過(guò)氫鍵使它們的堿基（雙螺旋是通過(guò)氫鍵使它們的堿基（AT和和CG）相互配對(duì)形成的（圖中虛線表示氫鍵）相互配對(duì)形成的（圖中虛線表示氫鍵）小結(jié)小結(jié)范德華力是普遍存在的一種分子

8、間作用力，屬于電性作用。這種作用力比較弱。范德華力越強(qiáng)，物質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)越高。氫鍵屬于一種較強(qiáng)的分子間作用力，既可以存在于分子之間，也可以存在于復(fù)雜分子的內(nèi)部。氫鍵的存在使物質(zhì)具有某些特殊性質(zhì)?；瘜W(xué)鍵、氫鍵和范德華力的比較化學(xué)鍵、氫鍵和范德華力的比較化學(xué)鍵化學(xué)鍵氫氫鍵鍵范德華力范德華力概概念念范范圍圍強(qiáng)度比較強(qiáng)度比較性質(zhì)影響性質(zhì)影響物質(zhì)分子間存在的物質(zhì)分子間存在的微弱相互作用微弱相互作用分子間分子間比化學(xué)鍵弱得多比化學(xué)鍵弱得多隨范德華力的增大，隨范德華力的增大，物質(zhì)的熔沸點(diǎn)升物質(zhì)的熔沸點(diǎn)升高、溶解度增大高、溶解度增大比化學(xué)鍵弱得多，比化學(xué)鍵弱得多，比范德華力稍強(qiáng)比范德華力稍強(qiáng)分子中含有與分子中

9、含有與H H原子原子相結(jié)合的原子半徑小、相結(jié)合的原子半徑小、電負(fù)性大、有孤對(duì)電電負(fù)性大、有孤對(duì)電子的子的F F、O O、N N分子間（內(nèi)）電負(fù)分子間（內(nèi)）電負(fù)性較大的成鍵原子性較大的成鍵原子通過(guò)通過(guò)H H原子而形成的原子而形成的靜電作用靜電作用分子間氫鍵使物質(zhì)熔分子間氫鍵使物質(zhì)熔沸點(diǎn)升高硬度增大、沸點(diǎn)升高硬度增大、水中溶解度增大水中溶解度增大分子內(nèi)氫鍵使物質(zhì)熔分子內(nèi)氫鍵使物質(zhì)熔沸點(diǎn)降低、硬度減小沸點(diǎn)降低、硬度減小影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)物理性質(zhì)相鄰的原子或離子之間相鄰的原子或離子之間的強(qiáng)烈的相互作用。的強(qiáng)烈的相互作用。 原子或離子原子或離子很強(qiáng)烈很強(qiáng)烈, ,克服它需要克

10、服它需要較高的能量較高的能量1下列物質(zhì)中不存在氫鍵的是下列物質(zhì)中不存在氫鍵的是（）A冰醋酸中醋酸分子之間冰醋酸中醋酸分子之間B一水合氨分子中的氨分子與水分子之間一水合氨分子中的氨分子與水分子之間C液態(tài)氟化氫中氟化氫分子之間液態(tài)氟化氫中氟化氫分子之間D可燃冰（可燃冰（CH48H2O）中甲烷分子與水）中甲烷分子與水分子之間分子之間D練練 習(xí)習(xí)2固體乙醇晶體中不存在的作用力是固體乙醇晶體中不存在的作用力是( ) A極性鍵極性鍵 B非極性鍵非極性鍵 C離子鍵離子鍵 D氫鍵影響氫鍵影響 C練練 習(xí)習(xí)3下列有關(guān)水的敘述中，可以用氫鍵的知下列有關(guān)水的敘述中，可以用氫鍵的知 識(shí)來(lái)解釋的是識(shí)來(lái)解釋的是( ) A

11、水比硫化氫氣體穩(wěn)定水比硫化氫氣體穩(wěn)定 B水的熔沸點(diǎn)比硫化氫的高水的熔沸點(diǎn)比硫化氫的高 C氯化氫氣體易溶于水氯化氫氣體易溶于水 D0時(shí)，水的密度比冰大時(shí)，水的密度比冰大BD4下列說(shuō)法不正確的是下列說(shuō)法不正確的是( ) A分子間作用力是分子間相互作用力的總稱分子間作用力是分子間相互作用力的總稱 B范德華力與氫鍵可同時(shí)存在于分子之間范德華力與氫鍵可同時(shí)存在于分子之間 C分子間氫鍵的形成除使物質(zhì)的熔沸點(diǎn)升高分子間氫鍵的形成除使物質(zhì)的熔沸點(diǎn)升高 外，對(duì)物質(zhì)的溶解度、硬度等也有影響外，對(duì)物質(zhì)的溶解度、硬度等也有影響 D氫鍵是一種特殊的化學(xué)鍵，它廣泛地存在氫鍵是一種特殊的化學(xué)鍵，它廣泛地存在 于自然界中于自

12、然界中D 圖圖3-353-35是干冰是干冰(CO(CO2 2) )分子晶體分子晶體模型模型。通過(guò)學(xué)習(xí)有關(guān)分子間作用通過(guò)學(xué)習(xí)有關(guān)分子間作用力的知識(shí)，你知道下列問(wèn)題的答力的知識(shí)，你知道下列問(wèn)題的答案嗎？案嗎？1.1.構(gòu)成分子晶體的微粒是什么？構(gòu)成分子晶體的微粒是什么？ 分子晶體中微粒間的作用力是分子晶體中微粒間的作用力是 什么？什么？2.2.分子晶體有哪些共同的物理性分子晶體有哪些共同的物理性 質(zhì)？為什么它們具有這些共同質(zhì)？為什么它們具有這些共同 的物理性質(zhì)？的物理性質(zhì)？分子晶體分子晶體由于分子晶體的構(gòu)成微粒是分子，所以分子由于分子晶體的構(gòu)成微粒是分子，所以分子晶體的化學(xué)式幾乎都是分子式。晶體的化

13、學(xué)式幾乎都是分子式。1. 1.分子晶體的概念及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：分子晶體的概念及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：(1)所有非金屬氫化物：所有非金屬氫化物：H2O、H2S、NH3、CH4、HX(2)大多數(shù)非金屬單質(zhì)大多數(shù)非金屬單質(zhì):X2、N2、O2、H2、S8、P4、C60(3)大多數(shù)非金屬氧化物大多數(shù)非金屬氧化物:CO2、SO2、N2O4、P4O6、P4O10(4)幾乎所有的酸：幾乎所有的酸：H2SO4、HNO3、H3PO4(5)大多數(shù)有機(jī)物：大多數(shù)有機(jī)物：乙醇，冰醋酸，蔗糖乙醇，冰醋酸，蔗糖3.3.典型的分子晶體典型的分子晶體5. 5. 干冰的晶體結(jié)構(gòu)干冰的晶體結(jié)構(gòu)（1）二氧化碳分子的位置：在二氧化碳分子的位置：在晶

14、體中截取一個(gè)最小的正方體，晶體中截取一個(gè)最小的正方體，正方體的八個(gè)頂點(diǎn)都落到正方體的八個(gè)頂點(diǎn)都落到COCO2 2分分子的中心，在這個(gè)正方體的子的中心，在這個(gè)正方體的每每個(gè)個(gè)面心上還有一個(gè)面心上還有一個(gè)COCO2 2分子。分子。81/8+61/2=41212個(gè)個(gè)（2 2）每個(gè)晶胞含二氧化碳）每個(gè)晶胞含二氧化碳分子的個(gè)數(shù)分子的個(gè)數(shù)（3 3）與每個(gè)二氧化碳分子等距離）與每個(gè)二氧化碳分子等距離且最近的二氧化碳分子有且最近的二氧化碳分子有 小 結(jié)：1.晶體類型的判斷：晶體類型的判斷：一是看構(gòu)成晶體微粒的種類，二是看微一是看構(gòu)成晶體微粒的種類，二是看微粒之間的作用力粒之間的作用力2.由晶體性質(zhì)可推斷晶體類

15、型，由晶體類由晶體性質(zhì)可推斷晶體類型，由晶體類型也可推斷晶體的性質(zhì)。型也可推斷晶體的性質(zhì)。幾種類型晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)比較幾種類型晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)比較晶體類型晶體類型金屬晶體金屬晶體離子晶體離子晶體原子晶體原子晶體分子晶體分子晶體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)成微粒構(gòu)成微粒微粒間作用力微粒間作用力性性質(zhì)質(zhì)熔、沸點(diǎn)熔、沸點(diǎn)硬硬度度導(dǎo)電性導(dǎo)電性舉舉例例金屬陽(yáng)離子金屬陽(yáng)離子和自由電子和自由電子陰、陽(yáng)陰、陽(yáng)離子離子原子原子分子分子金屬鍵金屬鍵離子鍵離子鍵共價(jià)鍵共價(jià)鍵分子間分子間作用力作用力較高較高很高很高少數(shù)很高少數(shù)很高或很低或很低較低較低多數(shù)較大多數(shù)較大少數(shù)較小少數(shù)較小較大較大很大很大較小較小良導(dǎo)體良導(dǎo)體不導(dǎo)電不導(dǎo)電Cu

16、、A lNaCl、CsCl金剛石、金剛石、SiO2干冰、干冰、冰冰熔化或溶熔化或溶于水導(dǎo)電于水導(dǎo)電固體及熔融狀固體及熔融狀態(tài)不導(dǎo)電態(tài)不導(dǎo)電, ,有有的溶于水能導(dǎo)的溶于水能導(dǎo)電電。晶體熔沸點(diǎn)高低的判斷晶體熔沸點(diǎn)高低的判斷1. 不同晶體類型的物質(zhì)：不同晶體類型的物質(zhì)：原子晶體原子晶體離子晶體離子晶體分子晶體分子晶體2. 同種晶體類型的物質(zhì)：同種晶體類型的物質(zhì)：離子晶體離子晶體晶體內(nèi)微粒間作用力越大，熔沸點(diǎn)越高晶體內(nèi)微粒間作用力越大，熔沸點(diǎn)越高原子晶體原子晶體離子所帶電荷越多、離子半徑越小，晶格能越大，離子所帶電荷越多、離子半徑越小，晶格能越大，離子鍵越強(qiáng)，晶體熔沸點(diǎn)越高、硬度越大。離子鍵越強(qiáng)，晶體

17、熔沸點(diǎn)越高、硬度越大。原子半徑越小、鍵長(zhǎng)越短、鍵能越大，共價(jià)鍵越強(qiáng)，原子半徑越小、鍵長(zhǎng)越短、鍵能越大，共價(jià)鍵越強(qiáng)，晶體熔沸點(diǎn)越高、硬度越大。晶體熔沸點(diǎn)越高、硬度越大。分子晶體分子晶體l組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分越大，分 子間作用力越大，熔沸點(diǎn)越高；子間作用力越大，熔沸點(diǎn)越高；l具有分子間氫鍵的分子晶體，分子間作用力具有分子間氫鍵的分子晶體，分子間作用力顯著增大，熔沸點(diǎn)升高。顯著增大，熔沸點(diǎn)升高。l相對(duì)分子質(zhì)量相近的分子晶體，分子極性越相對(duì)分子質(zhì)量相近的分子晶體，分子極性越大，分子間作用力越大，熔沸點(diǎn)越高；大，分子間作用力越大，熔沸點(diǎn)越高

18、；金屬晶體金屬晶體金屬原子半徑越小、單位體積內(nèi)自由電子數(shù)目金屬原子半徑越小、單位體積內(nèi)自由電子數(shù)目越多，金屬鍵越強(qiáng)，晶體熔沸點(diǎn)越高、硬度越越多，金屬鍵越強(qiáng)，晶體熔沸點(diǎn)越高、硬度越大大。混合晶體混合晶體石墨晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性質(zhì)石墨晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性質(zhì)分層的平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)分層的平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)C原子以原子以 與周與周圍的圍的 個(gè)個(gè)C原子結(jié)合，層間為原子結(jié)合，層間為 ；層內(nèi)最小環(huán)有層內(nèi)最小環(huán)有 個(gè)個(gè)C原子組成；原子組成；每個(gè)每個(gè)C原子被原子被 個(gè)最小環(huán)所共用；個(gè)最小環(huán)所共用；每個(gè)最小環(huán)含有每個(gè)最小環(huán)含有 個(gè)個(gè)C原子，原子， 個(gè)碳碳鍵；個(gè)碳碳鍵；C原子與碳碳鍵個(gè)數(shù)比為原子與碳碳鍵個(gè)數(shù)比為 。共價(jià)鍵共價(jià)鍵3分子間作用力分子間作用力632323（2）石墨晶體的導(dǎo)電性和潤(rùn)滑性）石墨晶體的導(dǎo)電性和潤(rùn)滑性（1）石墨晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)）石墨晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.下列物質(zhì)中，固態(tài)時(shí)一定是分子晶體的下列物質(zhì)中，固態(tài)時(shí)一定是分子晶體的是是A.酸性氧化物酸性氧化物B.非金屬單質(zhì)非金屬單質(zhì)C.堿性氧化物堿性氧化物D.含氧酸含氧酸D2.下列哪種情況下，一對(duì)物質(zhì)中有且只有同下列哪種情況下，一對(duì)物質(zhì)中有且只有同一種作用力被克服一種作用力被克服 A. 使使H2 和和HF氣化氣化 B. 熔