苏教版高中化学选修三专题3 微粒间作用力与物质性质第四单元 分子间作用力 分子晶体Word文档格式.docx
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它比化学键弱,比范德瓦尔斯力强。
当氢原子与电负性大的原子X以共价键结合时,H原子能够跟另一个电负性大的原子Y之间形成__________。
通常用__________表示。
氢键的形成条件有两个:
①在用X-H…Y表示的氢键中,__________位于其间是氢键形成的重要条件之一;
②X原子和Y原子所属元素具有__________、__________是氢键形成的另一个条件。
3.范德华力对物质性质的影响:
对物质熔、沸点的影响:
组成和结构相似的物质、相对分子质量越大,分子间作用力__________,物质的熔、沸点通常__________。
4.氢键对物质性质的影响:
主要表现为使物质的熔、沸点__________。
5.分子晶体:
分子间通过__________结合形成的晶体称为分子晶体。
如:
干冰、碘晶体、冰等。
构成分子晶体的粒子只有__________。
6.常见的典型的分子晶体有:
7.干冰的晶体结构
考查下图,CO2晶体结构中具有代表性的基本的重复单位:
8个顶点和6个面心各有1个CO2分子。
晶体中与CO2分子等距离且最近的CO2分子共有__________个;
这__________个CO2分子分布在与面心CO2共面的4个顶点和与该面相连的__________个面的面心。
8.分子晶体的物理性质
分子晶体中粒子间是以范德华力或范德华力和氢键而形成的晶体,因此,分子晶体的熔沸点__________,密度__________,硬度小,较易熔化和挥发。
答案:
1.分子与分子 分子聚集在一起 小
2.分子之间 分子内部的原子团之间 氢键
XH…Y 氢原子 很强的电负性 很小的原子半径
3.越大 越高
4.升高
5.分子间作用力 分子
6.
(2)部分非金属单质
(3)CO2、SO2、P4O6、P4O10等
(5)有机物
7.12 12 8
8.较低 较小
课堂互动
三点剖析
一、范德华力
1.概念
分子与分子之间存在着一种把分子聚集在一起的作用力叫分子间作用力。
2.大小
(1)分子间作用力比化学键弱得多,它主要影响物质的熔点、沸点、溶解性等物理性质,而化学键主要影响物质的化学性质;
(2)在离子化合物和金属晶体中只存在化学键,不存在分子间作用力,分子间作用力只存在于由共价键形成的多数共价化合物和绝大多数非金属单质分子之间,及稀有气体分子之间。
像二氧化硅、金刚石等由共价键形成的物质的粒子之间不存在分子间作用力;
(3)分子间作用力的范围很小(一般是0.3~0.5nm),即分子充分接近(如固体和液体)时才有相互间的作用力。
3.影响分子间作用力的因素
主要有分子的大小、分子的空间构型以及分子内电荷分布是否均匀等。
对组成和结构相似的分子,其分子间作用力一般随着相对分子质量的增大而增大。
4.分子间作用力对物质性质的影响
(1)对物质熔、沸点的影响:
一般地,组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越大,物质的熔、沸点通常越高。
如熔点、沸点:
I2>Br2>Cl2>F2,Rn>Xe>Kr>Ar>Ne>He。
(2)对物质溶解性的影响:
如在273K,101kPa时,氧气在水中的溶解量(0.049cm3·
L-1)比氮气在水中的溶解量(0.024cm3·
L-1)大,就是因为O2与水分子之间的作用力比N2与水分子之间的作用力大所导致的。
二、氢键与物质性质
1.氢键
氢键是一种既可以存在于分子之间又可以存在于分子内部原子团之间的作用力。
当氢原子与电负性大的原子X以共价键结合时,H原子能够跟另一个电负性大的原子Y之间形成氢键。
例如,H2O分子中的O—H键为极性共价键,氧原子与氢原子共用的电子对强烈地偏向氧原子,使H原子几乎成了“裸露”的质子。
这样,一个水分子中相对显正电性的氢原子,就能与另一个水分子中相对显负电性的氧原子的孤电子对接近并产生相互作用,这种相互作用叫做氢键。
2.表示形式
通常用X—H…Y表示氢键,其中X—H表示H原子和X原子以共价键相结合。
氢键的键长是指X和Y的距离,氢键的键能是指把X—H…Y分解为X—H和Y所需要的能量。
3.氢键的形成条件
在用X—H…Y表示的氢键中,氢原子位于其间是氢键形成的最重要的条件之一,同时,氢原子两边的X原子和Y原子所属元素具有很强的电负性、很小的原子半径是氢键形成的另一个条件。
由于X原子和Y原子具有强烈吸引电子的作用,氢键才能存在。
这类原子应该是位于元素周期表的右上角元素的原子,主要是氮原子、氧原子和氟原子。
4.氢键对物质性质的影响
氢键的作用介于化学键和范德瓦尔斯力之间。
主要表现为使物质的熔、沸点升高;
另外,氢键对物质的电离和溶解等也产生影响。
5.氢键的类型
尽管人们将氢键归结为一种分子间作用力,但是氢键既可以存在于分子之间,也可以存在于分子内部的原子团之间,如邻羟基苯甲醛分子内的羟
基与醛基之间即存在氢键如下图所示,不难理解,当氢键存在于分子内时,它对物质性质的影响与分子间氢键对物质性质产生的影响是不同的。
邻羟基苯甲醛的氢键存在于分子内部,对羟基苯甲醛存在分子间氢键,因此对羟基苯甲醛的熔点、沸点分别比邻羟基苯甲醛的熔点、沸点高。
分子内氢键和分子间氢键
三、分子晶体
1.定义
分子间通过分子间作用力结合形成的晶体称为分子晶体。
注意:
(1)分子晶体的组成粒子是分子,只有分子晶体中才有真正意义上的分子。
其他晶体离子晶体(如NaCl)、金属晶体(如Cu)、原子晶体(如金刚石),“NaCl、Cu、C”只表示化学式,不表示分子式。
(2)分子晶体中分子之间的作用力是分子间作用力,它主要包括两种:
这两种作用力比较见下表
分类
范德华力
氢键
概念
物质分子之间存在的微弱相互作用(实质上也是静电作用)
分子中与氢原子形成共价键的非金属原子,如果吸引电子的能力很强,原子半径又很小,则使氢原子几乎成为“裸露”的质子,带部分正电荷。
这样的分子之间,氢核与带部分负电荷的非金属原子相互吸引。
这种静电作用就是氢键
存在范围
分子间
某些含氢化合物分子间(如HF、H2O、NH3)
强度比较
比化学键弱得多
比化学键弱得多,比范德华力稍强
影响强度
的因素
随着分子极性和相对分子质量的增大而增大。
组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越大
形成氢键的非金属原子,其吸引电子的能力越强、半径越小,则氢键越强
(3)并不是所有的分子晶体中都有化学键。
稀有气体的晶体中只有分子与分子之间的范德华力,不存在化学键。
稀有气体的构成粒子为单原子分子。
如Ar晶体的构成粒子为Ar原子,也可以说是Ar分子,Ar与Ar之间只有范德华力,不存在任何化学键。
(4)分子晶体熔化时,要破坏分子间作用力。
2.分子晶体的类别:
(各分子在晶体状态时)
(1)所有酸;
(2)除C、Si、B以外的所有非金属单质;
(3)除SiO2以外的所有非金属氧化物;
(4)气态氢化物;
(5)稀有气体;
(6)绝大多数有机物。
3.分子晶体的结构
由于构成分子晶体的作用力为分子间作用力,而分子间作用力通常不具有方向性和饱和性,因此分子晶体中分子在堆积时也会尽可能利用空间而采取紧密堆积方式。
4.分子晶体的物理性质
分子晶体中分子间是以范德华力或范德华力和氢键而形成的晶体,由于范德华力和氢键都比较微弱,破坏它们只需提供较少的能量。
所以分子晶体的熔、沸点较低,密度较小,硬度较小,较易熔化和挥发。
5.分子晶体的熔沸点变化规律
(1)对组成和结构相似、晶体中又不含
氢键的物质来说,随着相对分子质量的增大,分子间作用力增强,熔、沸点升高。
符合此规律的物质有卤素单质、四卤化碳、碳族元素的气态氢化物、稀有气体等;
(2)一般地说,含有H—F键、H—O键、H—N键的分子晶体在液态和固态时,分子间存在氢键。
含有氢键的物质,其熔沸点较高。
熔沸点:
H2O>
H2S、H2S<
H2Se<
H2Te、HF>
HCl、HCl<
HBr<
HI、NH3>
PH3、PH3<
AsH3<
SbH3<
BiH3。
6.相似相溶原理
构成分子晶体的分子有极性分子和非极性分子,分子的溶解性遵循相似相溶原理:
极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂中,非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂中。
HCl极易溶于水(通常情况下,1∶500),白磷(P4)易溶于CS2而不溶于水。
各个突破
【例1】下列说法不正确的是( )
A.分子间作用力是分子间相互作用力的总称
B.分子间氢键的形成除使物质的熔沸点升高,对物质的溶解度、硬度等也都有影响
C.分子间作用力与氢键可同时存在于分子之间
D.氢键是一种特殊化学键,它广泛地存在于自然界中
解析:
氢键不是化学键,化学键是存在于相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用,而氢键是分子间比范德华力稍强的作用力,它们不是包含与被包含的关系。
D
类题演练 1
下列物质的变化过程中,有共价键明显被破坏的是( )
A.I2升华
B.NaCl颗粒被粉碎
C.HCl溶于水得盐酸
D.从NH4HCO3中闻到了刺激性气味
A.由I2分子组成的物质的升华是物理变化,共价键未被破坏。
B.NaCl是离子化合物,其中有离子键无共价键,NaCl颗粒被粉碎的过程有离子键被破坏。
C.HCl是共价型分子,分子中有共价键。
HCl溶于水形成盐酸的过程中有变化:
HClH++Cl-,此变化中H—Cl共价键被破坏。
D.NH4HCO3是由NH+4和HCO-3组成的离子化合物,NH+4与HCO-3之间的化学键是离子键。
NH+4内的有关原子之间、HCO-3内的有关原子之间的化学键是共价键。
从NH4HCO3中闻到刺激性气味,是因为发生了化学反应:
NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O。
比较NH3与NH+4、CO2与HCO-3的组成可知,NH4HCO3分解的过程既有离子键被破坏,又有共价键被破坏。
CD
类题演练 2
下列物质的变化,破坏的主要是分子间力的是( )
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
碘的升华,只是状态发生了变化,破坏的是分子间力,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,破坏的是分子间力;
NH4Cl受热分解,破坏的是化学键(包括共价键和离子键)。
AC
变式提升 1
比较下列化合物熔沸点的高低(填“>”或“<”)。
(1)CO2__________SO2
(2)NH3______
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