范德华力氢键及其对物质性质的影响与溶解性
2.3.2《范德华力和氢键》导学案(含解析)2020-2021学年人教版高二化学选修3
第二章《分子结构与性质》导学案第三节分子的性质（第二课时范德华力和氢键）【学习目标】1．通过阅读思考、讨论交流，认识范德华力与化学键的区别，能说明分子间作用力对物质的状态等方面的影响。
2．通过问题探究、典例剖析，知道氢键的形成过程、条件及特点，能判断氢键的存在及氢键对物质性质的影响。
【学习重点】分子间作用力、氢键及其对物质性质的影响【学习难点】氢键的形成条件及对物质物理性质的影响【自主学习】旧知回顾：12.气体在加压或降温时为什么会变成液体或固体的原因是3．什么是化学键？它对物质的性质有何影响？【温馨提示】化学键（chemical bond）是指分子或晶体内相邻原子（或离子）间强烈的相互作用。
化学键可以影响物质的物理性质，如离子晶体和原子晶体的熔沸点就取决于离子键和共价键的强弱。
还可以影响物质的化学性质，如你所说的键能越大物质越稳定。
化学键还可以解释化学反应的热效应，断键吸热，形成键放热。
新知预习：1．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(固态液态)存在。
影响范德华力大小的因素主要有分子的极性和相对分子质量，范德华力主要影响物质的物理性质。
2．氢键是一种分子间作用力。
它是由已经与电负性很强的原子(如N、F、O)形成共价键的氢原子与另一个分子中或同一分子中电负性很强的原子之间的作用力。
氢键不属于化学键，是一种分子间作用力，氢键键能较小，约为化学键的十分之几，但比范德华力强。
氢键具有一定的方向性和饱和性。
【同步学习】情景导入：我们知道，化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成的过程，因此，化学键主要影响物质的化学性质。
那么，物质的溶沸点、溶解性等物理性质又受什么影响呢？这节课我们就来研究解决这一问题。
活动一、范德华力及其对物质性质的影响1．阅读思考：阅读教材P47页内容，思考范德华力含义、特征分别是什么？【温馨提示】（1）定义：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(固态液态)存在。
人教版选修3 第2章第3节分子的性质 键的极性和分子的极性、范德华力、氢键、溶解性和手性
雾凇是由过冷水滴凝结而成。 这些过冷水滴不是天上掉下来 的，而是浮在气流中由风携带 来的。当它们撞击物体表面后， 会迅速冻结。由于雾滴与雾滴 间空隙很多，因此呈完全不透 明白色。雾凇轻盈洁白，附着 物体上，宛如琼树银花，清秀 雅致，这就是树挂(又称雪挂)。
知识点三、氢键
概念解读
1、概念 一种特殊的分子间作用力 电负性很强的原子 如：F 、O、N
交流讨论
学习小结
1.判断分子极性的方法
2.范德华力、氢键对物质性质影响的 规律
(一1)定 由是 非非 极极 性性 键分 构子 成， 的如双H原2、 子O分2 等 子。(物1)理 范性 德质 华； 力组 ：成 影和 响结 物构 质相 的似 熔的 、物 沸质 点， 等
(2)由极性键构成的分子可能是极 随相对分子质量的增大，物质的熔、
范德华力。
把分子聚集在一起的作用力
知识点二、范德华力
数据解读
1、含义：分子间的普遍存在作用力，使物质能以凝聚态存在。 2、特征：①很弱，约比化学键能小1-2数量级； ②无方向性，无饱和性。 3、影响因素： ① M 相同或相近时，分子极性越大，范德华力越大；
②结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大。
2、分子内氢键
如：苯酚邻位上有-CHO -COOH、-OH和-NO2时，由氢键组成环的特殊结构
知识点三、氢键 氢键性质及应用
现象分析
1. 氢键的强弱 X—H ... Y—
X和Y的电负性越大，吸引电子能力越强，则氢键越强 如：F 电负性最大，得电子能力最强，因而F-H…F是最强的氢键
氢键强弱顺序： F-H…F > O-H…O > O-H…N > N-H…N
Na2O2
NaOH
氢键的形成以及对物质性质的影响
氢键的形成以及对物质性质的影响090901135 姚瑶摘要：本文主要论述了氢键的本质，形成，种类以及对物质性质的影响，阐述了氢键形成的条件以及分子中存在氢键物理和化学性质的变化。
关键词：氢键，形成条件，影响在高中化学课本必修2第二章中讲微粒之间的相互作用力涉及到氢键的内容，NH3，H2O，HF等分子之间存在一种比分子间作用力稍强的相互作用，这种相互作用叫氢键。
氢键是已经以共价键与其他原子键合的氢原子与另一个原子间产生的分子间作用力。
原子半径较小，非金属性很强的原子X（N，O，F）与H原子形成强极性共价键，与另一个分子中半径较小，非金属性很强的原子Y（N，O，F）产生较强的静电吸引，形成氢键，通式X-H…Y-H（X,Y可同可不同，一般为N，O，F）。
氢键可以分为分子间氢键和分子内氢键。
根据氢键的形成条件，CHF3满足氢键形成条件，但CHF3能否形成分子间氢键？形成氢键必须满足俩个基本条件，第一：分子中必须有一个与电负性很强的元素形成强极性键的氢原子，第二：另一分子中必须有带孤对电子对，电负性大，且原子半径小的元素（如F，O，N等），因为氢原子的特点是原子半径小，结构简单，核外只有一个电子，无内层电子，它与电负性大的元素形成共价键后，电子强烈电负性大的元素一边，使氢几乎成为赤裸的质子，呈现相当强的正电负性，因此它易与另一分子中电负性大的元素接近，并产生静电吸引作用，从而形成氢键。
但分析CHF3的结构，其中的H原子是不符合形成氢键条件的，因为H是和电负性不太大的C原子相连的。
在CHF3分子中，三个F原子和C相连，F原子电负性很大，是否会由于三个F对C的作用从而诱导H有了较大的正电性而能够形成氢键呢？我们知道，若分子间形成氢键，则同类型化合物的熔沸点将出现异常现象。
因为氢键的形成会使分子间有了较强的结合力，化合物的熔点和沸点会显著升高。
如某些氢化物的沸点递变顺序：NH3>PH3>AsH3>SbH3结构和组成相似的分子型物质，沸点随分子量增大而升高，但这里却出现意外，原因是HF，H2O，NH3分子间形成了氢键。
范德华力 氢键
氢键
已经与电负性很强的原子 形成共价键的氢原子与另 一分子中电负性很强的原 子之间的作用力 分子间或分子内氢原子与 电负性很强的N、O、F之间 较弱 溶解性、熔沸点
共价键
原子之间通 过共用电子 对形成的化
对物 熔沸点 质的 影响
0.00
水的 沸点 (℃)
100.00
水在0 ℃ 水在4 ℃ 水在20 水在100 时密度 时密度 ℃时密 ℃时密 (g/ml) (g/ml) 度(g/ml) 度(g/ml)
0.999841 1.000000 0.998203 0.958354
液态水中的氢键
范德华力、氢键和共价键的对比
范德华 力 概念 分子间 普遍存 在的作 用力 存在 分子之 范围 间
8.50
无
2、影响范德华力大小的因素
①结构相似的分子，相对分子质量 越大，范德华力越大。
②分子极性越强，范德华力越大
3、范德华力对物质性质的影响
化学键影响物质的化学性质（主）和 物理性质 范德华力影响物质的物理性质（熔、沸 点及溶解度等） 分子间范德华力越大，熔沸点越高
分子间 将干冰气化，破坏了CO2分子晶体的作用力 —————
氢键及其对物质性质的影响
3.氢键的存在
(1)分子间氢键
(2)分子内氢键
邻羟基苯甲醛(熔点:-7℃) 对羟基苯甲醛 (熔点:115-117℃)
4.氢键对物质性质的影响：
①对物质熔沸点的影响 分子间氢键使物质熔点升高
分子内氢键使物质熔点降低
②对物质的溶解性的影响
●●●
水的物理性质:
水的 熔点 (℃)
共价键 将CO2气体溶于水，破坏了CO2分子的————
练习：
氢键对物质结构和性质的影响及其应用前景
氢键对物质结构和性质的影响及其应用前景夏菲 王宙 郭培培 陈俏（西北大学化学系05级化学专业 西安 710069）摘要：本文主要论述氢键在结构和性质两方面对物质的影响，并讨论了氢键的广泛地应用前景。
关键词：氢键物质结构性质影响氢键（Hydrogen Bonding）是指与电负性极强的元素X相结合的氢原子和另一分子中电负性极强的原子Y之间形成的一种弱键。
可以表示成X—H…Y。
氢键虽然是一种弱键，但由于它的存在，物质的性质出现了反常现象，在形状结构等方面受到了很大的影响。
下面将从氢键的形成、特征、对物质结构和性质的影响和应用前景等方面逐一论述。
氢键由于广泛存在与化合物中，因此在研究化合物的性能时，氢键起着重要的作用。
氢键的键能介于共价键和范德华力之间，其键能小，形成或破坏所需的活化能也小，加上形成氢键的结构条件比较灵活，特别容易在常温下引起反应和变化，故氢键是影响化合物性质的一个重要因素。
1．对物质构型的影响氢键对物质的结构和构型有着很大的影响，就蛋白质而言，蛋白质分子是由氨基酸组成的，有多个氨基酸通过肽键而形成的多肽称为多肽链，氨基酸在多肽链中按一定顺序排列构成蛋白质的肽链骨架，称为蛋白质的一级结构。
在多肽链中oc和NH可形成大量的氢键（N—H…O）使蛋白质按螺旋方式卷曲成立体构型，称为蛋白质的二级结构。
近年来的研究指出，二级结构是合理的螺旋结构，可见氢键对蛋白质维持一定空间构型起着重要的作用。
2．对物质性质的影响2.1对化合物的沸点和熔点影响在有机物分子内形成氢键时，分子间的结合力降低，因而使化合物的熔点、沸点减低，如邻硝基苯酚的沸点是45℃，间位和对位分别是96℃和114℃，因为邻硝基苯酚中―OH与―NO2相距较近，―NO2上的氧可以与―OH上的氢形成分子内氢键（螯环），这样就难能再形成分子间氢键，减弱了邻位异构体分子间的引力；而在对硝基苯酚分子中，则由于―OH与―NO2相距较远，不能在分子内形成氢键，而分子间通过氢键缔合起来，所以前者熔沸点低、挥发性高，后者熔沸点高、挥发性低，前者可以随水蒸汽挥发。
范德华力和氢键及其对物质性质的影响 PPT课件
H2O: O—H…O
NH3:
N—H…N
NH3和H2O： O—H…N
3.氢键的特点 (1).饱和性和方向性
a.由于 H 的体积小，1 个 H 只能形成一个氢键；
b.由于 H 的两侧电负性极大的两原子的负电排斥， 使(A — H ···B —)中A和B两个原子一般在H原子 两侧且呈直线排列。除非其它外力有较大影响时， 才改变方向。
Waals，1837~1923年)。荷兰科学家， 1910年获得诺贝尔物理奖。1837年6 月1日，生于莱顿。1873年，他获得 莱顿大学的博士学位，在论文中他 首次证明了分子体积以及分子间作 用力的存在。这种把分子聚集在一 起的作用力，叫做分子间作用力即
范德华力。
一、范德华力
1.使分子聚集在一起的作用力，其实质是电性引力。
范德华力和氢键及其对物 质性质的影响
夯实基础：
范德
华力 一、范德华力
和氢
键及
其对
物质
性质 的
二、氢键
影响
思考与交流
1、降温加压气体为什么会液化？ 2、降温时液体为什么会凝固？
—— 分子间存在一种使其聚集在一起的 作用力！
这种把分子聚集在一起的作用力，叫做 分子间作用力也称为范德华力。
资 料
范德瓦尔斯(J．D．van der
有分子内氢键 沸点： 44 － 45 ℃
(2).溶解度
若溶质与溶剂之间能形成氢键，物质的溶解度 较大。例如：NH3极易溶于水。
(3).物质的硬度
若分子之间存在氢键，物质的硬度增大！
(4).物质的密度——使物质密度反常！
例如：水的固体(冰)密度小于液体！
Why：冰的密度小于水的密度？
键的极性与分子的极性范德华力和氢键及其对物质性质的影响
(氢2)键范及德其中华对力存物主质要在性影质响氢的物影质键响的物的理是性质H,范2德O华分力越子大,物之质的间熔,、氮沸点族越元高。素氢化物中存在氢键的是 NH 分子之间。 ②若中心原子有孤电子对,则为极性分子;若无孤电子对,则为非极性分子。
卤间族。元素氢化3物中存在氢键的是HF分子之间,氧族元素氢化物中存在氢键的是H2O分子之间,氮族元素氢化物中存间普遍存在的作用力称为范德华力。范德华力约比化学键 的键能小1~2个数量级。 2.性质 (1)结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大;分子的极 性越大,范德华力也越大。 (2)范德华力主要影响物质的物理性质,范德华力越大,物质的熔、 沸点越高。
一二三
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?
作用 分子或原子 氢原子和电负性很大的原子
粒子 (稀有气体) 形成的分子之间
强度 比较
共价键>氢键>范德华力
共价键
原子间通过 共用电子对 所形成的相 互作用
原子
一
二
范德华力
氢键
共价键
影响 强度 的因 素
①随着分子 极性和相对 分子质量的 增大而增大 ②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
一二三
①若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数,则为非极性分子,若不等则为极性分子; (1)只含有非极性键的分子一定是非极性分子,如P4。
5.存在 (2)含极性键的分子,如果分子结构是空间对称的,则为非极性分子,否则为极性分子。
能理解范德华力、分子极性对物质性质的影响。
2020届高三化学二轮复习：物质结构与性质综合题的研究(选考)：结构决定性质——解释原因类简答题
《高考12题逐题突破》：物质结构与性质综合题的研究(选考)结构决定性质——解释原因类简答题【核心突破】1.孤电子对对键角的影响(1)孤电子对比成键电子对的斥力大，排斥力大小顺序为LP—LP≫LP—BP>BP—BP(LP代表孤电子对，BP代表成键电子对)。
(2)排斥力大小对键角的影响2.范德华力、氢键、共价键对物质性质的影响3.晶体熔、沸点高低的比较(1)一般情况下，不同类型晶体的熔、沸点高低规律：原子晶体＞离子晶体＞分子晶体，如：金刚石＞NaCl＞Cl2；金属晶体＞分子晶体，如：Na＞Cl2(金属晶体熔、沸点有的很高，如钨、铂等，有的则很低，如汞等)。
(2)形成原子晶体的原子半径越小、键长越短，则键能越大，其熔、沸点就越高，如：金刚石＞石英＞碳化硅＞晶体硅。
(3)形成离子晶体的阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子键越强，熔、沸点就越高，如：MgO＞MgCl2，NaCl＞CsCl。
(4)金属晶体中金属离子半径越小，离子所带电荷数越多，其形成的金属键越强，金属单质的熔、沸点就越高，如Al＞Mg＞Na。
(5)分子晶体的熔、沸点比较规律①组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，其熔、沸点就越高，如：HI＞HBr ＞HCl；②组成和结构不相似的分子，分子极性越大，其熔、沸点就越高，如：CO＞N2；③同分异构体分子中，支链越少，其熔、沸点就越高，如：正戊烷＞异戊烷＞新戊烷；④同分异构体中的芳香烃及其衍生物，邻位取代物＞间位取代物＞对位取代物，如：邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯。
4.答题模板——结构决定性质简答题首先叙述结构，然后阐述原理，最后回扣本题结论。
【经典例题】例(2)Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、三键，但Ge原子之间难以形成双键或三键。
从原子结构角度分析，原因是________________。
(3)比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因________________________________________________________________________________________ ___。