分子間作用力分子晶體.ppt

1、專題3 微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì),分子間作用力 分子晶體,第四單元,*,2,金剛石（硅）,每個(gè)碳原子周圍有4個(gè)碳原子，形成正四面體構(gòu)型,1）、金剛石晶體中每個(gè)碳原子和幾個(gè)碳原子相連？形成的什么樣的空間構(gòu)型？,2）、晶體中有最小的環(huán)是什么樣的環(huán)？,最小的環(huán)是六元環(huán)，但不共平面,3）、晶體中每個(gè)碳原子參與了 條C-C鍵的形成，碳原子個(gè)數(shù)與C-C鍵數(shù)比為,4,1：4/2=1：2,3,4,。,分子間存在作用力的事實(shí)：,由分子構(gòu)成的物質(zhì)，在一定條件下能發(fā)生三態(tài)變化，說明分子間存在作用力。,5,分子間存在一種把分子聚集在一起的作用力分子間作用力,常見的兩種 分子間作用力,分子間作用力,范德華力,氫鍵,范德華

2、(J.D.van der Waals,18371923)，荷蘭物理學(xué)家。他首先研究了分子間作用力，1910年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，因確立真空氣體狀態(tài)方程和分子間范德華力而聞名于世。,6,(1)范德華力很弱， (2)范德華力一般沒有飽和性和方向性,1. 范德華力,是一種普遍存在于固體、液體和氣體中分子間的作用力。,（1）什么是范德華力,范德華力與共價(jià)鍵的區(qū)別,7,鹵素單質(zhì)的相對分子質(zhì)量和熔、沸點(diǎn)的數(shù)據(jù)見表3-9。請你根據(jù)表中的數(shù)據(jù)與同學(xué)交流討論以下問題： （1）鹵素單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)又怎樣的變化規(guī)律？ （2）導(dǎo)致鹵素熔、沸點(diǎn)規(guī)律變化的原因是什么？它與鹵素單質(zhì)相對分子質(zhì)量的變化規(guī)律又怎樣的關(guān)系？,表3-9

3、鹵素單質(zhì)的相對分子質(zhì)量和熔、沸點(diǎn),結(jié)論：,對于組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，其熔、沸點(diǎn)一般隨著相對分子質(zhì)量的增大而升高,8,(2) 范德華力與相對分子質(zhì)量的關(guān)系,對于組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，其范德華力一般隨著相對分子質(zhì)量的增大而增大,結(jié)論：,9,（1）組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，一般相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大?？朔肿娱g作用力使物質(zhì)熔化和氣化就需要更多的能量，熔、沸點(diǎn)越高。 （2）分子的大小、分子的空間構(gòu)型和分子的電荷分布是否均勻等，都會(huì)對范德華力產(chǎn)生影響。,2. 影響范德華力大小的因素,10,范德華力對物質(zhì)性質(zhì)的影響,(閱讀教科書P50),結(jié)論： （1）影響物質(zhì)的類型：由分子構(gòu)成的物質(zhì) （2）影響由分子

4、組成物質(zhì)的一些物理性質(zhì)： 如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度等。 例：氧氣在水中的溶解度比氮?dú)獯?，原因是氧分子與水分子之間的范德華力大,問題： 范德華力對什么樣的物質(zhì)的什么性質(zhì)產(chǎn)生影響？,11,教科書P50,幾種類型的范德華力,12,相鄰原子 之間,作用力強(qiáng)烈,影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì),分子之間,作用力微弱,影響物質(zhì)的物理性質(zhì)（熔、沸點(diǎn)及溶解度等）,化學(xué)鍵與范德華力的比較,13,1.下列物質(zhì)中，其沸點(diǎn)可能低于SiCl4的是( ) A. GeCl4 B. SiBr4 C. CCl4 D. NaCl,C,練 習(xí),2. 下列敘述正確的是( ) A. 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

5、 C. 分子間作用力越弱，則由分子組成的物質(zhì) 熔點(diǎn)越低 D. 同周期元素的原子半徑越小越易失去電子,B C,14,3. 將干冰氣化，破壞了CO2分子晶體的 .,將CO2氣體溶于水，破壞了CO2分子的 .,分子間作用力,共價(jià)鍵,練 習(xí),4.請預(yù)測的熔沸點(diǎn)高低 （1）HF、HCl、HBr、HI （2）H2O、 H2S 、H2Se、 H2Te,事實(shí)是否是這樣的嗎？,15,H2O,H2S,H2Se,H2Te,HF,HCl,HBr,HI,NH3,PH3,AsH3,SbH3,CH4,SiH4,GeH4,SnH4,一些氫化物的沸點(diǎn),16,結(jié)論： H2O 、NH3 、HF比同主族氫化物的沸點(diǎn)高？,猜想： H2

6、O、 NH3、 HF除了范德華力之外，是否還存在一種作用力？,17,氫鍵： 除范德華力外的另一種分子間作用力，它是由已經(jīng)與電負(fù)性大的原子（F、O、N等）形成共價(jià)鍵的H原子遇另一分子中電負(fù)性大原子半徑小且有孤對電子的原子（如F、O、N）能形成氫鍵。 注意： 氫鍵是另一種分子間作用力，不屬于化學(xué)鍵。,2. 氫鍵：,18,在H2O分子中，由于O原子吸引電子的能力很強(qiáng)，HO鍵的極性很強(qiáng)，共用電子對強(qiáng)烈地偏向O原子，亦即H原子的電子云被O原子吸引，使H原子幾乎成為“裸露”的質(zhì)子。這個(gè)半徑很小、帶部分正電荷的H核，就能與另一個(gè)H2O分子中帶部分負(fù)電荷的O原子的孤電子對接近并產(chǎn)生相互作用。這種靜電相互作用就

7、是氫鍵。,水分子間形成的氫鍵,19,H2O中氫鍵的形成過程,在水分子中的OH中，共用電子對強(qiáng)烈的偏向氧原子，使得氫原子幾乎成為 “裸露”的質(zhì)子，其顯正電性，它能與另一個(gè)水分子中氧原子的孤電子對產(chǎn)生靜電作用，從而形成氫鍵。,20,氫鍵成因探究,思考討論：,從H2O、 NH3 、HF的成鍵情況和中心原子價(jià)層電子等討論形成氫鍵的條件,（1）氫鍵的形成條件,X、 Y為電負(fù)性大，而原子半徑較小的且有孤對電子非金屬原子，可相同也可不同，如F、O、N等。,21,（2）氫鍵的表示方法：,XH Y,氫鍵,22,（3）氫鍵鍵能大?。?氫鍵 比范德華力要強(qiáng)而比化學(xué)鍵弱的分子間作用力,(4)氫鍵的強(qiáng)弱與X和Y的電負(fù)性

8、大小有關(guān),一般X、Y元素的電負(fù)性越大，半徑越小，形成的氫鍵越強(qiáng)。例如：F-HF O-HO N-HN,23,教科書 P52,1. 請解釋物質(zhì)的下列性質(zhì)： （1）NH3極易溶于水。 （2）氟化氫的熔點(diǎn)比氯化氫的高。 2. 鄰羥基苯甲酸和對羥基苯甲酸是同分異構(gòu)體,預(yù)測對羥基苯甲醛與鄰羥基苯甲醛熔點(diǎn)的高低，并解釋。,24,對羥基苯甲酸能形成分子間氫鍵,鄰羥基苯甲酸能形成分子內(nèi)氫鍵,25,26,為什么冰的密度比液態(tài)水小?,解釋水結(jié)冰時(shí)體積膨脹、密度減小的原因。 氫鍵在生命體分子中的作用？,教科書 P52,27,水分子三態(tài)與氫鍵的關(guān)系,28,水分子間形成的氫鍵,在固態(tài)水（冰）中，水分子大范圍地以氫鍵互相聯(lián)

9、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。,29,30,（6） 氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響,對熔點(diǎn)和沸點(diǎn)的影響 分子間形成氫鍵會(huì)導(dǎo)致物質(zhì)的熔沸點(diǎn) 升高 分子內(nèi)形成氫鍵則會(huì)導(dǎo)致物質(zhì)的熔沸點(diǎn) 降低 對溶解度的影響 溶質(zhì)分子與溶劑分子之間形成氫鍵使溶 解度增大。,31,從氫鍵的角度分析造成尿素、醋酸、硝酸三種相對分子質(zhì)量相近的分子熔沸點(diǎn)相差較大的可能原因。,32,化學(xué)鍵、氫鍵和范德華力的比較,物質(zhì)分子間存在的微弱相互作用,分子間,比化學(xué)鍵弱得多,隨范德華力的增大，物質(zhì)的熔沸點(diǎn)升高、溶解度增大,比化學(xué)鍵弱得多，比范德華力稍強(qiáng),分子中含有與H原子相結(jié)合的原子半

10、徑小、電負(fù)性大、有孤對電子的F、O、N,分子間（內(nèi)）電負(fù)性較大的成鍵原子通過H原子而形成的靜電作用,分子間氫鍵使物質(zhì)熔沸點(diǎn)升高硬度增大、水中溶解度增大,分子內(nèi)氫鍵使物質(zhì)熔沸點(diǎn)降低、硬度減小,影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì),相鄰的原子或離子之間的強(qiáng)烈的相互作用。,原子或離子,很強(qiáng)烈,克服它需要較高的能量,33,1下列物質(zhì)中不存在氫鍵的是 （ ） A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 C液態(tài)氟化氫中氟化氫分子之間 D可燃冰（CH48H2O）中甲烷分子與水 分子之間,D,練 習(xí),2固體乙醇晶體中不存在的作用力是( ) A極性鍵 B非極性鍵 C離子鍵 D氫鍵影響,C,34,練 習(xí)

11、,3下列有關(guān)水的敘述中，可以用氫鍵的知 識來解釋的是( ) A水比硫化氫氣體穩(wěn)定 B水的熔沸點(diǎn)比硫化氫的高 C氯化氫氣體易溶于水 D0時(shí)，水的密度比冰大,BD,4下列說法不正確的是( ) A分子間作用力是分子間相互作用力的總稱 B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 外，對物質(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 于自然界中,D,35,分子晶體,36,圖3-35是干冰(CO2)分子晶體模型。通過學(xué)習(xí)有關(guān)分子間作用力的知識，你知道下列問題的答案嗎？ 1.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 什么？ 2.分子晶體有

12、哪些共同的物理性 質(zhì)？為什么它們具有這些共同 的物理性質(zhì)？,37,分子晶體,（1） 分子間以分子間作用力相結(jié)合的晶體叫分子晶體。 （2）構(gòu)成分子晶體的粒子是： （3）微粒間的相互作用是：,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。,1.分子晶體的概念及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：,分子,范德華力,38,不對，分子間氫鍵也是一種分子間作用力，如冰中就同時(shí)存著范德華力和氫鍵。,思考：,是不是在分子晶體中分子間只存在范德華力？,39,由于分子間作用力很弱，所以分子晶體一般具有： 較低的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)； 較小的硬度； 固體及熔融狀態(tài)不導(dǎo)電。有的溶于水能 導(dǎo)電。,2.分子晶體的物理特性,40,(1

13、) 所有非金屬氫化物： H2O、H2S、NH3、CH4、HX (2) 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: CO2、 SO2、N2O4、P4O6、P4O10 (4) 幾乎所有的酸： H2SO4 、HNO3 、H3PO4 (5) 大多數(shù)有機(jī)物： 乙醇，冰醋酸，蔗糖,3.典型的分子晶體,41,4、分子晶體熔、沸點(diǎn)高低的比較規(guī)律 分子晶體要熔化或汽化都需要克服分子間的作用力。分子間作用力越大，物質(zhì)熔化和汽化時(shí)需要的能量就越多，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)就越高。 因此，比較分子晶體的熔、沸點(diǎn)高低，實(shí)際上就是比較分子間作用力（包括范德華力和氫鍵）的大小

14、。,42,（1）組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)， 烷烴、烯烴、炔烴、飽和一元醇、醛、羧酸等同系物的沸點(diǎn)均隨著碳原子數(shù)的增加而升高。 分子間有氫鍵的物質(zhì)（HF、H2O、NH3等）熔、沸點(diǎn)升高且不遵循上述規(guī)律。形成分子內(nèi)氫鍵的物質(zhì)，其熔、沸點(diǎn)低于形成分子間氫鍵的物質(zhì)。,相對分子質(zhì)量越大，熔沸點(diǎn)越高。,43,（2）在碳原子數(shù)相同的烷烴的同分異構(gòu)體中，一般來說，支鏈數(shù)越多_。如沸點(diǎn)：正戊烷 異戊烷 新戊烷；芳香烴及其衍生物苯環(huán)上的同分異構(gòu)體一般按照“_”的順序。,熔沸點(diǎn)越低,鄰位 間位 對位,44,CO2和SiO2的一些物理性質(zhì)如下表所示。請你從兩種晶體的構(gòu)成微粒及微粒間作用力的角度，分析導(dǎo)致干冰和二氧化硅晶體

15、性質(zhì)差異的原因。,45,5. 干冰的晶體結(jié)構(gòu),（1）二氧化碳分子的位置：在晶體中截取一個(gè)最小的正方體，正方體的八個(gè)頂點(diǎn)都落到CO2分子的中心，在這個(gè)正方體的每個(gè)面心上還有一個(gè)CO2分子。,81/8+61/2=4,12個(gè),46,由此可見，與CO2分子距離最近的CO2分子共有12個(gè) 。,47,小 結(jié)：,1. 晶體類型的判斷： 一是看構(gòu)成晶體微粒的種類，二是看微 粒之間的作用力 2. 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)。,48,幾種類型晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)比較,金屬陽離子 和自由電子,陰、陽 離子,原子,分子,金屬鍵,離子鍵,共價(jià)鍵,分子間 作用力,較高,很高,少數(shù)很高或很低,較低,

16、多數(shù)較大 少數(shù)較小,較大,很大,較小,良導(dǎo)體,不導(dǎo)電,Cu 、A l,NaCl、 CsCl,金剛石、 SiO2,干冰、 冰,熔化或溶于水導(dǎo)電,固體及熔融狀態(tài)不導(dǎo)電,有的溶于水能導(dǎo)電。,49,晶體熔沸點(diǎn)高低的判斷,1. 不同晶體類型的物質(zhì)：,原子晶體離子晶體分子晶體,2. 同種晶體類型的物質(zhì)：,離子晶體,晶體內(nèi)微粒間作用力越大，熔沸點(diǎn)越高,原子晶體,離子所帶電荷越多、離子半徑越小，晶格能越大，離子鍵越強(qiáng)，晶體熔沸點(diǎn)越高、硬度越大。,原子半徑越小、鍵長越短、鍵能越大，共價(jià)鍵越強(qiáng)，晶體熔沸點(diǎn)越高、硬度越大。,50,分子晶體,組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，分 子間作用力越大，熔沸點(diǎn)越高；

17、,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。,相對分子質(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；,金屬晶體,金屬原子半徑越小、單位體積內(nèi)自由電子數(shù)目越多，金屬鍵越強(qiáng)，晶體熔沸點(diǎn)越高、硬度越大。,51,混合晶體,石墨的晶體結(jié)構(gòu)模型,52,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)C原子以 與周 圍的 個(gè)C原子結(jié)合，層間為 ；,層內(nèi)最小環(huán)有 個(gè)C原子組成； 每個(gè)C原子被 個(gè)最小環(huán)所共用； 每個(gè)最小環(huán)含有 個(gè)C原子， 個(gè)碳碳鍵； C原子與碳碳鍵個(gè)數(shù)比為 。,共價(jià)鍵,3,分子間作用力,6,3,2,3,23,（2）石墨晶體的導(dǎo)電性和潤滑性,（1）石墨晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),53,1.下列物質(zhì)中，固態(tài)時(shí)一定是分子晶體的是 A. 酸性氧化物 B. 非金屬單質(zhì) C. 堿性氧化物 D. 含氧酸,D,2.下列哪種情