范德华力与氢键、溶解性【上课用】

大
越小，氢键键能 能越大，共
素
越大
价键越稳定
范德华力
氢键
共价键
①影响物质的熔沸点、
分子间氢键的存
溶解度等物理性质②
在，使物质的熔 ①影响分子
对物 组成和结构相似的物
沸点升高，在水 的稳定性②
质性 质，随相对分子质量
中的溶解度增大，共价键键能
质的 的增大，物质的熔沸
影响
点升高，如F2＜Cl2＜ Br2＜I2，CF4＜CCl4＜ CBr4
低级醇中的-OH与水分子的-OH相近，因而能 与水互溶。 而高级醇的烃基较大，使其中的-OH与水分子 的-OH相似因素少多了，因它们在水中的溶解 度明显减小。
思考与交流
练习：（04广东）下列关于氢键的说法 中正确的是( ) A、每个水分子内含有两个氢键 B、在所有的水蒸气、水、冰中都含有 氢键
C、分子间能形成氢键，使物质的熔沸 点升高
因为存在一种把分子聚集在一起的作用力 而我们把这种作用力称为分子间作用力。 通常包括范德华力和氢键。
二、范德华力及其对物质性质的影响
1、范德华力：很弱，比化学键小1~2个 数量级。
分子
HCl HBr HI CO Ar
范德华力 （kj/mol）
共价键键能 (kj/mol)
21.14 23.11 26.00 8.75 8.50 431.8 366 298.7 745 无
2、外因： 固体：温度； 气体：温度和压强。
第三节 分子的性质
3、其他因素：
（1）如果溶质与溶剂之间能形成氢键，则 溶解度增大，且氢键越强，溶解性越好。 如：HF、NH3
（2）溶质与水发生反应时可增大其溶解度。 如：Cl2、CO2、SO2、NH3
第三节 分子的性质
思考：为什么低级醇易溶于水，而高级醇在 水中的溶解度却很小？
熔点/℃ 沸点/℃ -205.05 -191.49
N2
28 非极性 -210.00 -195.81
（2）相对分子质量 相同 或 相近 时，分子的极性 越 大 ，范德华力越 大 ，熔、沸越 高 。
3、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（熔、沸点等）
单质 相对分 熔点 沸点 子质量 /℃ /℃
在水蒸气中水以单个的H20分子形式存在； 在液态水中，经常是几个水分子通过氢键结合
起来，形成（H20）n(如上图）；在固态水 （冰）中，水分子大范围地以氢键互相联结，
形成相当疏松的晶体，从而在结构中有许多空
隙，造成体积膨胀，密度减小，因此冰能浮在
水面上．
随温度升高，同时发生两种相反的过程：一是 冰晶结构小集体受热不断崩溃，缔合分子减少； 另一是水分子间距因热运动不断增大．0～4℃间， 前者占主导优势， 4℃以上，后者占主导优势， 4℃时，两者互不相让，导致水的密度最大．
粒子 有气体)
子(分子内、分子间)
共价键
原子间通过 共用电子对 所形成的相 互作用
原子
范德华力
氢键
共价键
有方向性、有 有方向性、有
特征 无方向性、无饱和性
饱和性
饱和性
强度 比较
共价键＞氢键＞范德华力
影响
对于A—H……B， 成键原子半
随着分子极性和相对 强度
A、B的电负性越
径越小，键
的因 分子质量的增大而增 大，B原子的半径 长越短，键
思考：
分子间 将干冰气化，破坏了CO2分子晶体的—作—用——力—
将CO2气体溶于水，破坏了CO2分子的—共—价——键
练习： 下列变化过程只是克服了范德华力
的是（ C ）
A、食盐的熔化 B、水的分解 C、碘单质的升华 D、金属钠的熔化
课堂练习
离子键、共价键、金属键、分子间作用力都 是微粒间的作用力。下列物质中，只存在一 种作用力的是 （ B ）
讨论:我们在学习化学的过程中还有什么地方能 用氢键的知识来解释的？ (1)水的特殊物理性质 (2)蛋白质结构中存在氢键 (3)核酸DNA中也存在氢键 (4)甲醇易溶于水 (5)乙醇与水互溶 …………
水的物理性质:
水的熔 水的沸 水在0 ℃时 水在4 ℃ 水在20 水在100 点(℃) 点(℃) 密度(g/ml) 时密度 ℃时密度 ℃时密度
D、HF稳定性很强，是因为其分子间能 形成氢键
练习：下列事实与氢键有关的是( ) A、水加热到很高的温度都难易分解 B、水结成冰体积膨胀，密度变小 C、CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点随相对分 子质量增大而升高
D、HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
D.-OH上氢原子的活泼性：H-O-H>C2H5-O-H
练习：下列事实与氢键无关的是( ) A、液态氟化氢中有三聚氟化氢（HF）3的存 在 B、冰的密度比液态水的密度小 C、乙醇比甲醚（CH3-O-CH3）更易溶于水 D、NH3比PH3稳定
练习：共价键、离子键、范德华力和氢键是形成
晶体的粒子之间的四种作用力。下列晶体：
①Na2O2 ②固体氨 ③NaCl ④SiO2 ⑤冰 ⑥干冰，其中含有三种作用力的是( )
(3)液体分子间若形成氢键，有可能发生缔合 现象，分子缔合的结果会影响液体的密度。
1．范德华力、氢键和共价键的比较
范德华力
氢键
由已经与电负性很强的
物质分子之间普
原子形成共价键的氢原
概念
遍存在的一种相 互作用的力，又
子与另一个分子中电负
性很强的原子之间的作
称分子间作用力
用力
作用 分子或原子(稀 氢原子，氟、氮、氧原
如熔沸点：H2O ＞H2S，HF＞ HCl，NH3＞PH3
越大，分子 稳定性越强
第三节 分子的性质
四、溶解性
1、内因： 相似相溶原理 “相似相溶”的规律：非极性溶质一般能溶于 非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂。 注：“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。
如：CH3OH、C2H5OH分子中都含-OH，且-OH所占 “份额”较大，所以2种醇均可与水互溶。
ຫໍສະໝຸດ Baidu习回顾
极性键
空间不对称 极性分子
共价键
空间对称
双原子分子：HCl、NO、IBr V型分子：H2O、H2S、SO2 三角锥形分子：NH3、PH3 非正四面体：CHCl3
非极性键
非极性分子
单质分子：Cl2、N2、P4、O2 直线形分子：CO2、CS2、C2H2 正四面体：CH4、CCl4、CF4
气体在加压降温时会变为液体，液体在降温 时会凝固，为什么？
不属于化学键
2、影响范德华力大小的因素
分子
相对分子 质量
范德华力 (kJ/mol)
HCl 36．5
21.14
HBr 81
23.11
HI 128
26.00
（1）结构 相似 的分子，相对分子质量越 大 ，范德 华力越 大 ，熔、沸越 高 。
请分析下表中数据
分子 CO
相对分 子质量
28
分子的 极性
极性
(g/ml) (g/ml) (g/ml)
0.00 100.00 0.999841 1.000000 0.998203 0.958354
讨论水的特殊性： (1)水的熔沸点比较高？ (2)为什么水结冰后体积膨胀？ (3)为什么水在4℃时密度最大？ (4)水的分解温度远高于其沸点的原因是？
液态水中的氢键
F2
38 -219.6 -188.1
Cl2
71 -101.0 -34.6
Br2 160 -7.2 58.8
I2
254 113.5 184.4
分子间范德华力越大，熔沸点越高
思考？夏天经常见到许多壁虎在墙壁或天花板上爬行， 却掉不下来，为什么？
壁虎为什么能在天花板土爬行自如?这曾是一个困扰 科学家一百多年的谜。用电子显微镜可观察到，壁虎 的四足覆盖着几十万条纤细的由角蛋白构成的纳米级 尺寸的毛。壁虎的足有多大吸力?实验证明，如果在一 个分币的面积土布满100万条壁虎足的细毛，可以吊起 20kg重的物体。近年来，有人用计算机模拟，证明壁 虎的足与墙体之间的作用力在本质上是它的细毛与墙 体之间的范德华力。
键不属于化学键，而属于分子间作用力
的范畴。
F—H---F O—H--- O N—H--- N
氢键键能 (kJ/mol)
范德华力 (kJ/mol)
共价键键能 (kJ/mol
28.1 13.4 568
18.8 16.4 462.8
17.9 12.1 390.8
４.氢键的存在 (1)分子间氢键 (2)分子内氢键
四、氢键及其对物质性质的影响
１.定义：当氢原子与电负性大的X 原子以共价键结合时，它们之间的 共用电子对强烈地偏向X，使H几乎 成为“裸露”的质子，这样相对显 正电性的H与另一个电负性很大的原 子 (X或Y)中的孤对电子相互吸引和 发生一定程度的轨道重叠作用，这 种分子间的作用力称氢键。
２.表示：氢键可以用X—H…Y表示。X和Y 可以是同种原子，也可以是不同种原子， 但都是电负性较大、半径极小的非金属原 子（一般就是Ｎ、Ｏ、Ｆ）。表示式中的 实线表示共价键，虚线表示氢键。
思考：NH3为什么极易溶于水？NH3溶于水是形成N-
H…Ｏ还是形成O-H…N?
溶质与溶剂分子之间的氢键作用，使溶质溶 解度增大，氢键作用力越大，溶解性越好。
NH3溶于水形成氢 键示意图如右,正 是这样，NH3溶于 水溶液呈碱性
３.氢键的键能一般小于40kJ/mol，强 度介于化学键和范德华力之间．因此氢
A．①②③
B．①②⑥
C．②⑤
D．⑤⑥
练习：氨在水中的溶解度在常见气体中最大,下
列因素与氨的水溶性没有关系的是（ ）
A、氨和水都是极性较强的分子
B、氨在水中易形成“O-H … N”键
C、氨溶于水建立了“
”的平
衡
D、氨是一种容易液化的气体
练习：水蒸气中常含有部分（H2O）2，要确 定它的存在，可采用的方法是（ ） A、1L水蒸气冷凝后与足量金属钠反应，测产 生氢气的体积 B、1L水蒸气通过浓硫酸后，测浓硫酸增重的 质量 C、该水蒸气冷凝后，测水的pH D、该水蒸气冷凝后，测氢氧原子比
某些物质在分子内也可形成氢键，例如HNO3、 或当苯酚在邻位上有—CHO、—COOH、—OH 和—NO2时，可形成分子内的氢键，组成“螯合环” 的特殊结构.
5.氢键的饱和性和方向性
饱和性：在“X—
H…Y”所表示的氢键中， 一个氢原子只能与一个Y 原子结合
方向性：Y原子与X-H
形成氢键时，氢原子尽 量与Y原子的孤对电子方 向一致，即以H原子为中 心三个原子尽可能在一 条直线上。这样可使X与 Y的距离最远，斥力最小， 形成的氢键强。
A.干冰 B.NaCl
C.NaOH
D.I2
E.H2SO4
沸点/℃100
H2O
75
50
25 HF
0 -25
NH3 -50
-75 -100 -125
H2S
HCl
PH3
SiH4×
H2Se AsH3
HB×r
GeH4
H2Te SbH3
HI
×
SnH4
-150 CH4×
2 3 4 5 周期
你从图中能得到什么信息？ 如何用分子间作用力解释图中曲线的形状？
相似相溶──水和 甲醇的相互溶解 （深蓝色虚线为氢 键）
DNA的双螺旋结构(碱基配对)
第三节 分子的性质
6.氢键对物质性质的影响
⑴氢键的存在使物质的熔沸点相对较高
注意：分子间氢键使物质熔点升高 分子内氢键使物质熔点降低
⑵氢键的存在使物质的溶解度增大
极性溶剂里，溶质分子与溶剂分子间的氢键 使溶质溶解度增大， 如：HF和NH3在水中 的溶解度比较大，就是这个缘故。
邻羟基苯甲醛(熔点:-7℃)
对羟基苯甲醛
(熔点:115-117℃)
分子间氢键使物质熔点升高
分子内氢键使物质熔点降低
（1）分子间氢键 氢键普遍存在于已经与N、O、F形成共价
键的氢原子与另外的N、O、F原子之间。 如：HF、H2O、NH3 相互之间
C2H5OH、CH3COOH、H2O相互之间 （2）分子内氢键