《分子間作用力》PPT課件

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1、分 子 間 存 在 作 用 力 的 事 實 分 子 間 作 用 力 范 德 華 力氫 鍵 范 德 華 (J.D.van der Waals,1837 1923)， 荷 蘭 物 理 學 家 。 他 首先 研 究 了 分 子 間 作 用 力 ， 1910年 獲 諾 貝 爾 物 理 學 獎 ， 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 。分 子 間 存 在 一 種 把 分 子 聚 集 在 一 起 的 作 用 力 范 德 華 力 作 用 力微 粒特 點分 子 間作 用 力（ 3） 存 在 于 固 體 、 液 體 和 氣 體分 子 HCl HBr HI

2、范 德 華 力(kJ/mol) 21.14 23.11 26.00共 價 鍵 鍵 能(kJ/mol) 432 366 298（ 1） 范 德 華 力 很 弱 ， 幾 幾 十 kJ/mol分 子（ 2） 一 般 沒 有 飽 和 性 和 方 向 性 范 德 華 力 作 用 力微 粒實 質特 點分 子 間作 用 力分 子色 散 力分 子 的 變 形 性 誘 導 力分 子 的 極 性 和 變 形 性 取 向 力 分 子 極 性 和 溫 度 靜 電作 用無 方 向性 飽 和性 范 德 華 力 作 用 力微 粒實 質因 素特 點分 子 間作 用 力分 子靜 電作 用無 方 向性 飽 和性 單 質 相 對分

3、 子 質 量 熔 點/ 沸 點 /F2 38 -219.6 -188.1Cl2 71 -101.0 -34.6Br2 160 -7.2 58.8I2 254 113.5 184.4組 成 和 結 構 相 似 的 分 子 ，相 對 分 子 質 量 越 大 ， 范 德 華 力 越 大 。 分 子大 小 范 德 華 力 作 用 力微 粒實 質因 素特 點分 子 間作 用 力分 子靜 電作 用無 方 向性 飽 和性物 質 丁 烷 正 戊 烷 異 戊 烷 新 戊 烷 己 烷沸 點( ) -0.5 36.1 27.9 9.5 68.9同 分 異 構 體 中 ， 分 子 的 支 鏈 越 多 ， 分 子 間

4、越 難靠 近 ， 分 子 間 距 離 就 越 大 ， 范 德 華 力 越 小 。 分 子 空間 構 型 范 德 華 力 作 用 力微 粒實 質因 素特 點分 子 間作 用 力分 子靜 電作 用無 方 向性 飽 和性物 質 N2 CO熔 點 ( ) -209.9 -199相 對 分 子 質 量 相 同 的 分 子 ， 分 子 內 部 電 荷 分布 不 均 勻 （ 即 分 子 極 性 ） ， 范 德 華 力 增 大 。 電 荷分 布 范 德 華 力結 論 ：（1）影響物質的類型：由分子構成的物質（2）影響由分子組成物質的一些物理性質： 如熔點、沸點、溶解度等。 例 ： 氧 氣 在 水 中 的 溶

5、解 度 比 氮 氣 大 ， 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 的 什 么 性 質 產 生 影 響 ？ 1.下 列 物 質 中 ， 其 沸 點 可 能 低 于 SiCl4的 是 ( ) A. GeCl4 B. SiBr4 C. CCl4 D. NaCl C練 習2. 下 列 敘 述 正 確 的 是 ( ) A. 氧 氣 的 沸 點 低 于 氮 氣 的 沸 點 B. 稀 有 氣 體 原 子 序 數 越 大 沸 點 越 高 C. 分 子 間 作 用 力 越 弱 ， 則 由 分 子 組 成 的 物 質 熔 點 越

6、低 D. 同 周 期 元 素 的 原 子 半 徑 越 小 越 易 失 去 電 子B C 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 鍵 練 習4.請 預 測 的 熔 沸 點 高 低（ 1） HF、 HCl、 HBr、 HI（ 2） H2O、 H2S 、 H2Se、 H2Te事實是否是這樣的嗎？ 角 型 分 子+- - OH H示 意 圖氧 原 子 半 徑 小 ，電 負 性 大 （ 3.5) 幾 乎 成 了 裸 露 的 “ 質 子 ”鍵 的 極 性 很 大 OH H+ -

7、 +-OH H+ - +- O H H+ - +- OH H+ - +-OH H+ - +- OH HOH HO H H OH H OH H每 個 水 分 子 最 多 可 與 個 水 分 子 形 成 個 氫 鍵 ， n(氫 鍵 ) n(H2O)的 最 大 比 值 為 。氫 鍵 ： 0.177nm共 價 鍵 :0.965nm +2- +2-2- 2- 2-+ + + + + 2- +- - 氫 鍵 作 用 力微 粒特 點（ 1） 強 于 范 德 華 力 弱 于 化 學 鍵 的 分 子 間 作 用 力XHY（ 1） 含 X H強 極 性 鍵（ 2） X、 Y為 電 負 性 大 、 半 徑 小 的

8、原 子 (如 F、 O、 N) （ 2） 有 飽 和 性 和 方 向 性 氫 鍵 氫 鍵 作 用 力微 粒特 點XHY（ 1） 含 X H強 極 性 鍵（ 2） X、 Y為 電 負 性 大 、 半 徑 小 的 原 子 (如 F、 O、 N) 氫 鍵 作 用 力微 粒因 素特 點FH F OH O NH N 28.1 20.9 18.8F H F O H O N H N 氫 鍵 應 用 物 質 HF HCl HBr HI分 子 間 作 用 力 /kJ mol-1 28.1 21.14 23.11 26.00鍵 能 /kJ mol-1 567 432 366 298問 題 解 決 1：（ 1） 比

9、 較 鍵 能 和 分 子 間 作 用 力 數 據 可 得 出 的 結 論 為（ 2） 四 種 氫 化 物 的 鍵 能 依 次 減 小 的 原 因 是（ 3） 除 HF外 ， 其 余 三 種 氫 化 物 作 用 力 數 據 減 小 的 原 因（ 4） HF分 子 間 作 用 力 數 據 異 常 大 的 原 因 是140o 163pm92pm 氫 鍵 應 用問 題 解 決 1：結 論 1： 分 子 間 存 在 氫 鍵 時 ， 要 使 這 些 物 質 熔 化 或 汽 化 需 破 壞 氫 鍵 ， 因 而 這 些 物 質 有 較 高 的 熔 沸 點 氫 鍵 應 用問 題 解 決 2：解 釋 下 列 現

10、象（ 1） NH3極 易 溶 于 水 生 成 NH3H2O結 論 2： 溶 質 與 溶 劑 分 子 間 存 在 氫 鍵 ， 使 溶 質 的 溶 解 度 增 加 ， 溫 度 升 高 ， 氫 鍵 斷 裂 ， 溶 解 度 降 低 。NH HH H OH NH HHH OH 氫 鍵 應 用問 題 解 決 2：解 釋 下 列 現 象（ 2） 低 級 醇 （ 如 甲 醇 、 乙 醇 ） 、 乙 醛 、 乙 酸 易 溶 于 水CH3C OOH HOHCH 3C OOHH OH 氫 鍵 應 用問 題 解 決 3：結 論 3： 分 子 間 存 在 氫 鍵 ， 使 物 質 熔 沸 點 升 高 分 子 內 存 在

11、氫 鍵 ， 使 物 質 熔 沸 點 降 低鄰 羥 基 苯 甲 醛mp 2bp 196.5 對 羥 基 苯 甲 醛mp 115bp 250 OHOH分 子 內 氫 鍵 OH C OH OH C OH分 子 間 氫 鍵 氫 鍵 應 用問 題 解 決 3：結 論 3： 分 子 間 氫 鍵 ， 氫 鍵 數 目 越 多 ， 熔 沸 點 越 高 分 子 內 氫 鍵 ， 氫 鍵 數 目 越 多 ， 熔 沸 點 越 低從 氫 鍵 的 角 度 分 析 造 成 醋 酸 （ mp16.6 ） 、 硝 酸 （ 易 揮發(fā) 的 液 體 ） 兩 種 相 對 分 子 質 量 相 近 的 分 子 熔 沸 點 相 差 較 大的可

12、 能 原 因 。CH 3C OOHH O CCH3O ON OOH 氫 鍵 應 用問 題 解 決 4：請 解 釋（ 1） 冰 的 密 度 比 水 小 ？冰 液 態(tài) 水氣 態(tài) 的 水 分 子 中 分 子 間 作 用 力 很 小 ， 忽 略 不 計 ，隨 著 溫 度 降 低 時 ， 氣 體 分 子 的 平 均 動 能 減 小 ，分 子 間 距 減 小 ， 此 時 分 子 間 作 用 力 增 大 ，當 分 子 平 均 動 能 不 足 以 克 服 分 子 間 作 用 力 時 ，分 子 開 始 聚 集 為 液 態(tài) 或 固 態(tài) 。 氫 鍵 應 用問 題 解 決 4：請 解 釋（ 2） 4 時 ， 水 的

13、密 度 最 大 ?溫 度 升 高 時 ， 水 分 子 的 四 面 體 集 團 不 斷 被 破 壞 ， 分 子 無 序排 列 增 多 ， 使 密 度 增 大 。同 時 ， 分 子 間 的 熱 運 動 也 增 加 了 分 子 間 的 距 離 ， 使 密 度 又減 小 。這 兩 個 矛 盾 的 因 素 在 4 時 達 到 平 衡 ， 因 此 ， 在 4 時 水 的密 度 最 大 。 氫 鍵 對 生 物 高 分 子 的 高 級 結 構 的 影 響 DNA雙螺旋是由氫鍵使堿基（AT和CG）配對形成的 氫 鍵 使 蛋 白 質 形 成 a螺 旋 （ 圖 中 的 短 虛 線 為 氫 鍵 ） 1 下 列 物 質

14、 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 練 習3 下 列 有 關 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

15、 水 的 熔 沸 點 比 硫 化 氫 的 高 C 氯 化 氫 氣 體 易 溶 于 水 D 0 時 ， 水 的 密 度 比 冰 大BD4 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 存 在 于 分 子 之 間 C 分 子 間 氫 鍵 的 形 成 除 使 物 質 的 熔 沸 點 升 高 外 ， 對 物 質 的 溶 解 度 、 硬 度 等 也 有 影 響 D 氫 鍵 是 一 種 特 殊 的 化 學 鍵 ， 它 廣 泛 地 存 在 于 自 然 界 中 D 練 習5 用 氫 鍵 解 釋（ 1） 氨 易 液 化（ 2） H2SO4和 H3PO4的 相 對 分 子 質 量 ， 但 硫 酸 的 熔 點 比 磷 酸 高 , 水 溶 液 中 ， 硫 酸 酸 性 比 磷 酸 弱 。HOSOHO O HOPOHOOH