第4節(jié)分子間作用力與物質(zhì)性質(zhì)2課時

第4節(jié)分子間作用力與物質(zhì)的性質(zhì)第2課時：氫鍵與物質(zhì)性質(zhì)-150-125-100-75-50-2502550751002345××××CH4SiH4GeH4SnH4NH3PH3AsH3SbH3HFHClHBrHIH2OH2SH2SeH2Te沸點/℃周期一些氫化物的沸點聯(lián)想·質(zhì)疑

比較H2O、H2S、H2Se、H2Te的熔沸點大小？水的反常膨脹原因是什么?水分子間形成的氫鍵１.定義：當(dāng)氫原子與電負(fù)性大的X原子以共價鍵結(jié)合時，它們之間的共用電子對強(qiáng)烈地偏向X，使H幾乎成為“裸露”的質(zhì)子，這樣相對顯正電性的H與另一分子中相對顯負(fù)電性的X(或Y)原子相接近并產(chǎn)生靜電相互作用和一定程度的軌道的重疊作用，這種相互作用稱氫鍵。

2.表示：氫鍵可以用X-H…Y表示。X和Y可以是同種原子，也可以是不同種原子。表示式中的實線表示共價鍵，虛線表示氫鍵。氫鍵的鍵長是指X和Y間的距離，氫鍵的鍵能是指X-H…Y分解為X—H和Y所需要的能量。鍵長越長，鍵能越小，鍵就越不穩(wěn)定。

二.氫鍵與物質(zhì)性質(zhì)HFδ+δ-HFδ-δ+HFδ-δ+

在HF分子中，由于F原子吸引電子的能力很強(qiáng)，H—F鍵的極性很強(qiáng)，共用電子對強(qiáng)烈地偏向F原子，亦即H原子的電子云被F原子吸引，使H原子幾乎成為“裸露”的質(zhì)子。這個半徑很小、帶部分正電荷的H核，與另一個HF分子帶部分負(fù)電荷的F原子相互吸引。這種靜電吸引作用就是氫鍵。解釋：HF的氫鍵的形成。3.

氫鍵的形成條件:X—H…Y中，X和Y通常都是電負(fù)性很強(qiáng)、半徑很小的非金屬原子,或者說,氫原子位于X原子和Y原子之間且X原子和Y原子具有強(qiáng)烈吸引電子的作用（一般就是Ｎ、Ｏ、Ｆ）。思考：在什么樣的條件下才能形成氫鍵？-150-125-100-75-50-2502550751002345××××CH4SiH4GeH4SnH4NH3PH3AsH3SbH3HFHClHBrHIH2OH2SH2SeH2Te沸點/℃周期一些氫化物的沸點

只要具備形成氫鍵的條件，物質(zhì)將傾向于盡可能多地生成氫鍵，以最大限度地降低體系的能量。一個HF分子的F-H鍵與另一個HF分子中的F原子的孤對電子所在軌道的軸在一條直線上。每個HF分子最多可與兩個HF分子形成兩個氫鍵。4.

氫鍵的特征:具有飽和性和方向性。但對方向性要求不像共價鍵那么高。思考：每個水分子最多可與多少個水分子形成氫鍵？鄰羥基苯甲醛(熔點:-7℃)對羥基苯甲醛(熔點:115-117℃)5.氫鍵的存在(1)分子間氫鍵(2)分子內(nèi)氫鍵

氫鍵的鍵能一般小于40kJ/mol，強(qiáng)度介于化學(xué)鍵和范徳華力之間．因此氫鍵不屬于化學(xué)鍵，而屬于分子間作用力的范疇。同范徳華力一樣，氫鍵只對物質(zhì)的物理性質(zhì)有影響，主要表現(xiàn)為物質(zhì)的熔沸點升高，另外，對物質(zhì)的電離和溶解等也有影響。6.氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)氫鍵對物質(zhì)溶、沸點的影響①分子間氫鍵增大了分子間的作用力使物質(zhì)的熔、沸點升高。例如:溶、沸點，H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。②分子內(nèi)氫鍵的形成減弱了分子間氫鍵的形成,使物質(zhì)的熔、沸點降低。例如：對羥基苯甲酸熔、沸點高于鄰羥基苯甲酸。討論：醋酸、硝酸是相對分子質(zhì)量相近的兩種分子，但這兩種物質(zhì)的熔點和沸點相差比較大。醋酸的熔點為16.6℃，在溫度低于16.6℃時即凝結(jié)成冰狀的固體；常溫下硝酸是一種具有揮發(fā)性的液體,熔點為-41.6℃.根據(jù)上述兩種物質(zhì)熔、沸點差異較大的事實，分析它們可能含有的氫鍵，畫出示意圖。(2)氫鍵物質(zhì)溶解性的影響

分子間存在氫鍵使得溶質(zhì)分子和溶劑分子間的作用力增大，溶質(zhì)在溶劑中的溶解度增大。例如：氨氣極易溶于水，甲醇、乙醇與水可以任意比互溶?！瘛瘛裣嗨葡嗳堠ぉに图状嫉南嗷ト芙猓ㄉ钏{(lán)色虛線為氫鍵）討論：水獨特的物理性質(zhì)(1)水的熔沸點比較高？(2)為什么水結(jié)冰后體積膨脹？(3)為什么水在4℃時密度最大？水的熔點(℃)水的沸點(℃)水在0℃時密度(g/ml)水在4℃時密度(g/ml)水在20℃時密度(g/ml)水在100℃時密度(g/ml)0.00100.000.9998411.0000000.9982030.958354追根尋源液態(tài)水中的氫鍵在水蒸氣中水以單個的H20分子形式存在；在液態(tài)水中，經(jīng)常是幾個水分子通過氫鍵結(jié)合起來，形成（H20）n(如上圖）；在固態(tài)水（冰）中，水分子大范圍地以氫鍵互相聯(lián)結(jié)，形成相當(dāng)疏松的晶體，從而在結(jié)構(gòu)中有許多空隙，造成體積膨脹，密度減小，因此冰能浮在水面上．

隨溫度升高，同時發(fā)生兩種相反的過程：一是冰晶結(jié)構(gòu)小集體受熱不斷崩潰，締合分子減少；另一是水分子間距因熱運(yùn)動不斷增大．0～4℃間，前者占主導(dǎo)優(yōu)勢，4℃以上，后者占主導(dǎo)優(yōu)勢，4℃時，兩者互不相讓，導(dǎo)致水的密度最大．范德華力、氫鍵和共價鍵的對比范德華力氫鍵共價鍵概念存在范圍強(qiáng)度對性質(zhì)的影響分子間普遍存在的作用力分子之間微弱熔、沸點已經(jīng)與電負(fù)性很強(qiáng)的原子形成共價鍵的氫原子與另一分子中電負(fù)性很強(qiáng)的原子之間的作用力分子間或分子內(nèi)氫原子與電負(fù)性很強(qiáng)的N、O、F之間較弱溶解性、熔、沸點原子之間通過共用電子對形成的化學(xué)鍵相鄰原子之間很強(qiáng)主要影響化學(xué)性質(zhì)

水孕育生命，水養(yǎng)育人類。人體內(nèi)水的重量約占70%。人們平常喝的天然水是由許多水分子締合成的簇團(tuán)，參與體內(nèi)生物化學(xué)作用差。人體動脈內(nèi)的脂質(zhì)沉積隨著年齡增長逐漸增多，血流阻力增大，同時動脈管腔變窄，血流量減少。中老年人可能患動脈粥樣硬化癥、高脂血癥和高血壓癥，有的人還伴發(fā)血粘度高、血糖高、血尿酸高，產(chǎn)生微循環(huán)障礙，這些病變，形成心腦血管病、糖尿病等，促使人體器官功能提前衰減，縮短了人應(yīng)享的自然壽命。只有認(rèn)識水的結(jié)構(gòu)及其變化，了解有關(guān)的醫(yī)學(xué)研究成果，才能領(lǐng)悟喝天然水是產(chǎn)生上述老年病的重要原因，人類應(yīng)企盼飲用小分子水，以祛疾養(yǎng)生，益壽延年。

拓展視野

水中的氫鍵很脆弱,破壞的快,形成的也快.總的結(jié)果是水分子總是以不穩(wěn)定的氫鍵連在一片.水的這一特性使水有了較強(qiáng)的內(nèi)聚力和表面張力.由于具有較高的表面張力,所以昆蟲能在水面上行走.當(dāng)然也和昆蟲本身所具有的結(jié)構(gòu)有關(guān)系.昆蟲靠漩渦在水上行走吉林霧凇

霧凇是一種附著于地面物體(如樹枝、電線)迎風(fēng)面上的白色或乳白色不透明冰層。它也是由過冷水滴凝結(jié)而成。不過，這些過冷水滴不是從天上掉下來的，而是浮在氣流中由風(fēng)攜帶來的。這種水滴要比形成雨凇的雨滴小許多，稱為霧滴，實際上，也就是組成云的水滴。當(dāng)它們撞擊物體表面后，會迅速凍結(jié)。由于霧凇中霧滴與霧滴間空隙很多，因此霧凇呈完全不透明的白色。霧凇輕盈潔白，附著在樹木物體上，宛如瓊樹銀花，清秀雅致，這就是樹掛(又稱雪掛)。冰霜、雪花中的水的氫鍵結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中的氫鍵

二級結(jié)構(gòu)是指多肽鏈借助于氫鍵沿一維方向排列成具有周期性的結(jié)構(gòu)的構(gòu)象，是多肽鏈局部的空間結(jié)構(gòu)（構(gòu)象），主要有α－螺旋、β－折疊、β－轉(zhuǎn)角等幾種形式，它們是構(gòu)成蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的基本要素。

蛋白質(zhì)的生物學(xué)活性和理化性質(zhì)主要決定于空間結(jié)構(gòu)的完整。

變性作用是蛋白質(zhì)受物理或化學(xué)因素的影響，改變其分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的作用。一般認(rèn)為蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)有了改變或遭到破壞，都是變性的結(jié)果。強(qiáng)酸、強(qiáng)堿使蛋白質(zhì)變性，是因為強(qiáng)酸、強(qiáng)堿可以使蛋白質(zhì)中的氫鍵斷裂,從而使蛋白質(zhì)發(fā)生變性.DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)(堿基以氫鍵配對)▲氫鍵廣泛存在于自然界中。身體里的化學(xué)碳酸酐酶對人體清除二氧化碳貢獻(xiàn)1．下列化合物中存在氫鍵的是（）

A．H2OB．H2SC．HBrD．CH42．在HCl、HBr、HI、HF中，沸點最低的是（）

A．HFB.HClC．HBrD.HI3．DNA分子的兩條鏈之間通過氫鍵結(jié)合。DNA分子復(fù)制前首先將雙鏈解開，則DNA分子復(fù)制將雙鏈解開的過程可視為（）

A．化學(xué)變化B．物理變化

C．既有物理變化又有化學(xué)變化

D．是一種特殊的生物變化ABB練習(xí)鞏固4．鄰羥基苯甲醛比對羥基苯甲醛熔、沸點低的原因是（）

A．鄰羥基苯甲醛不形成氫鍵，而對羥基苯甲醛能夠形成氫鍵。

B．鄰羥基苯甲醛形成分子內(nèi)氫鍵，而對羥基苯甲醛能夠形成分子間氫鍵。

C．對羥基苯甲醛比鄰羥基苯甲醛體積小，分子更緊湊。

D．對羥基苯甲醛比鄰羥基苯甲醛對稱性高B5．在極性溶劑中，如果溶質(zhì)分子和溶劑分子之間可以形成氫鍵，則溶質(zhì)的溶解度增大，由此可知，苯酚與硝基苯在水中溶解度（）

A．前者大B．后者大

C．兩者都是極性分子，都易溶于水D．兩者都是有機(jī)物，都難溶于水6．下列說法中不正確的是（）

A．氫鍵是一種類似與共價鍵的化學(xué)鍵。

B．離子鍵、氫鍵、范德華力本質(zhì)上都是靜電作用。

C．只有電負(fù)性很強(qiáng)、半徑很小的原子才能形成氫鍵。

D．氫鍵是一種分子間作用力。AA7．下列物質(zhì)的性質(zhì)與氫鍵無關(guān)的是（）

A．冰的密度比液態(tài)水的密度小B．NH3易液化