高中化第二章分子结构与性质2.3.1分子的极性课件选修3

高中化第二章分子结构与性质 2.3.1分子的极性课件选修3
第 1 课时 分子的极性 范德华力与氢键
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1.能判断极性键、非极性键,了解常见的分子是极性分子还是非 极性分子。 2.了解范德华力,知道影响范德华力的因素,掌握范德华力对物 质性质的影响。 3.了解氢键形成的原因,掌握氢键的表示方式,掌握氢键对物质 性质的影响
子内氢键的形成减弱了分子间的相互作用,而分子间氢键的形成则 增大了分子间的相互作用。如邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯
甲醛;对羟基苯甲酸的熔点比邻羟基苯甲酸高。
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3.氢键的存在引起密度的变化。水结冰时体积膨胀、密度减小 也是水的反常性质,这一性质也可用氢键解释:在水蒸气中水以单 个的水分子形式存在;在液态水中,通常是几个水分子通过氢键结 合,形成(H2O)n分子;在固态水(冰)中,水分子大范围地以氢键互相联 结,成为疏松的晶体,因在冰的结构中有许多空隙,造成体积膨胀,密 度减小,所以冰会浮在水面上(水的这种性质对水生动物的生存有 重要的意义)。
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二、范德华力 1.降温加压时气体会液化,降温时液体会凝固,这是由于分子间存 在范德华力。该力很弱,约比化学键的能量小1~2数量级。 2.范德华力的影响因素:范德华力的大小主要取决于相对分子质 量和分子的极性。相对分子质量越大、分子的极性越大,范德华力 也越大。
Cl2、Br2、I2均为第ⅦA族元素的单质,它们的组成和化学性质相 似,你能解释常温下它们的状态分别为气体、液体、固体的原因吗?
1.极性分子和非极性分子的判断。 2.分子间作用力、氢键及其对物质性质的影响
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一、键的极性和分子的极性 1.共价键的极性 共价键有两种:极性共价键和非极性共价键。由不同种原子形成 共价键时,电子对会发生偏移,形成极性键。极性键中的两个键合 原子,一个呈正电性(δ+),另一个呈负电性(δ-)。由同种原子形成共价 键时,电子对不发生偏移,这种共价键是非极性键。 2.分子的极性 分子有极性分子和非极性分子之分。在极性分子中,正电中心和 负电中心不重合,使分子的某一部分呈正电性(δ+),另一部分呈负电 性(δ-);非极性分子的正电中心和负电中心重合。分子的极性是分 子中化学键的极性的向量和,向量和为零则为非极性分子,否则为 极性分子。
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下列分子或离子中,不能形成分子间氢键的有 (导学号52700031)
(填序号)。
①NH3 ②H2O ③HF2- ④NH4+
⑤
解析:NH3分子中的三个氢原子都连在同一个氮原子上,氮原子上 有孤电子对,可以与其他NH3分子中的氢原子形成分子间氢键,但不 能与分子内的氢原子再形成氢键;与NH3类似的还有H2O;在HF2([F—H…F]-)中,已经存在分子内氢键,所以没有可以形成分子间氢 键的氢原子存N在H4+; 中氮原子上没有孤电子对,不能形成氢键;
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【例1】 某化学科研小组对范德华力提出了以下几种观点,你认
为正确的是
。 (导学号52700030)
A.范德华力存在于所有物质中
B.范德华力是影响所有物质物理性质的因素
2相对于其他气体来说,是易液化的气体,由此可以得出结论,范德 华力属于一种强作用
D.范德华力属于既没有方向性也没有饱和性的静电作用
··
为∶O··∶H ,氧原子上有两对孤电子对可与其他H2O分子中的氢原
H
子形成两个氢键,H2O中的两个氢原子分别与另外两个H2O分子中 的O原子形成两个氢键,这样1个H2O分子最多可形成4个氢键。
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【例2】 关于氢键的下列说法中正确的是( ) A.每个水分子内含有两个氢键 B.在水蒸气、水和冰中都含有氢键 C.分子间形成氢键能使物质的熔点和沸点升高 的稳定性很强,是因为其分子间能形成氢键 解析:氢键属于分子间作用力,它主要影响物质的物理性质,与化 学性质(如稳定性等)无关。水分子内只有共价键而无氢键,A项说 法显然不对;B项中水蒸气分子间距太大,不能形成氢键;D项中HF 的稳定性很强,这与氢键无关题例解 迁移应用
下列有关范德华力的叙述正确的是( ) A.范德华力的实质也是一种电性作用,所以范德华力是一种特殊 的化学键 B.范德华力与化学键的区别是作用力的强弱不同 C.任何分子间在任意情况下都会产生范德华力 D.范德华力非常微弱,故破坏范德华力不需要消耗能量 解析:范德华力是分子与分子之间的一种相互作用,其实质与化 学键类似,也是一种电性作用,但两者的区别是作用力的强弱不同, 范德华力很弱,约比化学键的能量小1~2数量级,故范德华力不是化 学键;虽然范德华力非常微弱,但破坏它时也要消耗能量;范德华力 普遍存在于分子之间,但也必须满足一定的距离要求,若分子间的 距离足够大,分子之间很难产生相互作用。 答案:B
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3.键的极性与分子的极性的关系 (1)只含有非极性键的分子一定是非极性分子。 (2)含极性键的分子,如果分子结构是对称的,则为非极性分子,否 则是极性分子。
举例说明:非极性分子中不一定含有非极性键,含有非极性键的 分子不一定为非极性分子。
答案:CH4是非极性分子,只有极性键。 H2O2是含有非极性键的极性分子。
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2.氢键的存在大大增强了分子间作用力,引起物质的熔、沸点反 常。如H2O、HF、NH3的沸点分别比ⅥA、ⅦA、ⅤA族其他元素 的氢化物的沸点高出许多;C2H5OH与C3H8的相对分子质量接近,但 C2H5OH的沸点远比C3H8的高;HCOOH、CH3COOH的沸点比与它 们相对分子质量相近的醚、卤代烃等有机物的熔、沸点高等。分
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一、范德华力对物质性质的影响
范德华力影响物质的物理性质,主要包括熔点、沸点、溶解性等。 1.对于组成和结构相似的分子,相对分子质量越大,范德华力越大, 克服范德华力所需消耗的能量越大,物质的熔、沸点就越高。卤素 单质(F2、Cl2、Br2、I2)、ⅣA族元素的氢化物(CH4、SiH4、GeH4、 SnH4)和卤化氢(HCl、HBr、HI)的熔、沸点逐渐升高,这是因为范 德华力逐渐增大的缘故。
4.氢键影响物质的溶解性。如果溶质与溶剂之间能形成氢键,则 溶解度增大,且氢键作用力越大,溶解性越好。如NH3极易溶于水, 这与NH3和H2O分子间能形成氢键有密切关系。
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根据H2O中氧原子的杂化方式和电子式,分析1个H2O分子最多能 形成几个氢键?
答案:H2O中的氧原子采用sp3杂化,其中两个杂化轨道与氢原子 的1s轨道形成σ键,另外两个杂化轨道填充孤电子对,因此其电子式
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二、氢键对物质性质的影响 氢键影响物质的物理性质,主要包括熔点、沸点、密度、溶解性 等。 1.氢键的存在使分子间因氢键而发生“缔合”,形成“缔合分子”。 如相当多的H2O分子、HF分子“缔合”而形成(H2O)n分子、(HF)n分 子(“缔合分子”)。
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形成分子内氢键 答案:③④⑤
,在分子间不存在氢键。
汇报结束
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2.组成相似且相对分子质量相近的物质,分子极性越大(电荷分布 越不均匀),其熔、沸点就越高,如熔、沸点:CO>N2。
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3.在同分异构体中,一般来说,支链数越多,熔、沸点就越低,如沸 点:正戊烷>异戊烷>新戊烷。
4.对物质溶解性的影响:影响固体溶解度的因素主要是温度;影响 气体溶解度的因素主要是温度和压强。物质溶解性的“相似相溶” 原理,其实质是由范德华力的大小决定的。一般来说,同是非极性 分子,相对分子质量越大,溶解度越大。
E.范德华力是普遍存在的一种分子间作用力,属于电性作用
F.范德华力比较弱,但范德华力越强,物质的熔点和沸点越高
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解析:范德华力其实质也是一种分子之间的电性作用,由于分子 本身不显电性,因此范德华力比较弱,作用力较小。随着分子间距 的增加,范德华力迅速减弱,所以范德华力作用范围很小;范德华力 只是影响由分子构成的物质的某些物理性质(如熔、沸点以及溶解 度等)的因素之一;在常见气体中,Cl2的相对分子质量较大,范德华力 较强,所以易液化,但相对于化学键来说,范德华力仍属于弱作用。 故D、E、F三种说法正确。
答案:Cl2、Br2、I2的组成和结构相似,由于相对分子质量逐渐增 大,所以范德华力逐渐增大,故熔、沸点升高,状态由气体变为液体、 固体。
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三、氢键 1.定义:氢键是一种分子间作用力,它是由已经与电负性很大的原 子形成共价键的氢原子(如水分子中的氢)与另外一个电负性很大 的原子(如水分子中的氧)之间的作用力。 2.对水的影响:氢键的存在,大大加强了水分子之间的作用力,使 水的熔、沸点较高。 3.存在:氢键普遍存在于已经与N、O、F等电负性很大的原子形 成共价键的氢原子与另外的N、O、F等电负性很大的原子之间。 4.类型:氢键不仅存在于分子间,还能存在于分子内,如邻羟基苯 甲醛可形成分子内氢键,而对羟基苯甲醛可形成分子间氢键。 5.表示方式:A—H…B—,A、B为N、O、F,“—”表示共价键,“…” 表示形成的氢键。