专项3第四单元第1课时

专项3第四单元第1课时

第1课时分子间作用力

[学习目标定位] 1.熟知常见的分子间作用力(范德华力和氢键)的本质及其对物质性质的影响。2.会比较判断范德华力的大小，会分析氢键的形成。

【一】分子间作用力和范德华力

1．分子间作用力

(1)概念：分子之间都存在的一种相互作用，叫分子间作用力。分子间作用力实质上是一种静电作用，它比化学键弱得多。

(2)分类：范德华力和氢键是两种最常见的分子间作用力。

2．范德华力

(1)概念：范德华力是分子之间普遍存在的相互作用力，它使得许多物质能以一定的凝聚态(固态和液态)存在。

(2)特点

范德华力约比化学键键能小1～2个数量级，且没有方向性和饱和性。

(3)影响因素

影响范德华力的因素很多，如分子的大小、分子的空间构型以及分子中电荷分布是否均匀等。对于组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大。

(4)对物质性质的影响

范德华力主要影响物质的物理性质，如熔点、沸点、溶解度等，范德华力越大，物质的熔、沸点越高。

1范德华力普遍存在于固体、液体和气体分子之间，其实质是分子之间的电性作用。

2范德华力只影响物质的物理性质，与化学性质无关。一般情况下，分子的相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔、沸点越高，溶解度越大。

例1

以下有关范德华力的表达正确的选

项是()

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

答案B

例2

有以下物质及它们各自的沸点：Cl2：239 K O2：90.1 K

N2：75.1 K H2：20.3 K

I2：454.3 K Br2：331.9 K

(1)据此判断，它们分子间的范德华力由大到小的顺序是

____________________________________________________________ ____________。

(2)这一顺序与相对分子质量的大小有何关系？

____________________________________________________________ ____________。

答案(1)I2>Br2>Cl2>O2>N2>H2

(2)相对分子质量越大，分子间范德华力越大，沸点越高。按上述顺序相对分子质量逐渐减小，分子间范德华力逐渐减小，物质沸点逐渐减小【二】氢键

1．氢键的概念及表示方法

(1)概念：氢键是由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一分子中电负性很大的原子之间的作用力。

(2)表示方法：氢键的通式可用X—H…Y表示。式中X和Y表示F、O、N等，〝—〞表示共价键，〝…〞表示氢键。

2．氢键的形成条件

(1)要有一个与电负性很强的元素X形成强极性键的氢原子，如H2O中的氢原子。

(2)要有一个电负性很强，含有孤电子对的原子Y，如H2O中的氧原子。

一般来说，能形成氢键的元素有N、O、F。所以氢键一般存在于含N —H、H—O、H—F键的物质中，或有机化合物中的醇类和羧酸类等物质中。

3．氢键的特征

(1) 氢键不是化学键，而是特殊的分子间作用力，其键能比化学键弱，比范德华力强。

(2)氢键具有一定的方向性和饱和性

X—H与Y形成分子间氢键时，氢原子只能与一个Y原子形成氢键，3个原子总是尽可能沿直线分布，这样可使X与Y尽量远离，使两原子间电子云的排斥作用力最小，体系能量最低，形成的氢键最强、最稳定(如以下图)。

4．氢键的类型

(1)分子间氢键，如水中，O—H…O—。

(2)分子内氢键，如。

5．氢键对物质物理性质的影响

(1)对物质熔、沸点的影响：分子间存在氢键的物质，物质的熔、沸点明显高，如NH3>PH3；同分异构体分子间形成氢键的物质比分子内形成氢键的物质熔、沸点高，如邻羟基苯甲酸<对羟基苯甲酸。

(2)对物质溶解度的影响：溶剂和溶质之间形成氢键使溶质的溶解度增大，如NH3、甲醇、甲酸等易溶于水。

(3)对物质密度的影响：氢键的存在会使某些物质的密度反常，如水的密度比冰的密度大。

例3

以下每组物质都能形成分子间氢键

的是()

A、HClO4和H2SO4

B、CH3COOH和H2Se

C、C2H5OH和NaOH

D、H2O2和HNO3

答案A

解析HClO4和H2SO4可形成分子间氢键，A正确；Se的非金属性较弱，H2Se不能形成分子间氢键，B错误；NaOH是离子化合物，不能形成分子间氢键，C错误；HNO3主要形成的是分子内氢键，D错误。

例4

以下与氢键有关的说法中错误的选项是()

A、卤化氢中HF沸点较高，是由于HF分子间存在氢键

B、邻羟基苯甲醛()的熔、沸点比对羟基苯甲醛

()的熔、沸点低

C、氨水中存在分子间氢键

D、形成氢键X—H…Y的三个原子总在一条直线上

答案D

解析HF分子间存在氢键X—H…Y，使氟化氢分子间作用力增大，所以氟化氢的沸点较高，A正确；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，所以邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点低，B正确；氨水中氨分子之间、水分子之间以及氨分子与水分子之间都存在氢键，C正确；氢键具有一定的方向性，但不是一定在一条直线上，如故D错误。

易错提醒

形成氢键X—H…Y的三个原子不一定在一条直线上；分子内氢键使物质的熔、沸点降低，而分子间氢键使物质的熔、沸点升高。

化学键、范德华力、氢键的比较

化学键范德华力氢键

概念相邻的两个或多个

原子之间强烈的相

互作用

物质的分子间存在的微弱

的相互作用

是已经与电负性很大的原

子形成共价键的氢原子与

另一个分子中电负性很大

的原子之间的作用力

大小

键能一般在

120～800 kJ·mol－1

几个至十几个kJ·mol－1几个至数十个kJ·mol－1

性质影响主要影响分子的化主要影响物质的物理性质主要影响物质的物理性质