分子间作用力分子晶体
《分子间作用力 分子晶体》课件(教师版)解析
分子晶体熔化时，一般只破坏了分子间作用力，不 破坏分子内的化学键，但也有例外，如硫晶体（S8）熔 化时，既破坏了分子间的作用力，同时部分S－S键断裂， 形成更小的分子。
几种类型的晶体结构和性质
2、分子晶体的特点： 熔点低、硬度小、易升华。
某些分子晶体的熔点
分子晶体
氧
氮
白磷
水
熔点
－218.3 －210.1
44.2
0
分子晶体 硫化氢
甲烷
乙酸
尿素
熔点
－85.6
－182.5
16.7
132.7
3、典型的分子晶体
（1）所有非金属氢化物 如水、硫化氢、氨、氯化氢、甲烷等
（2）部分非金属单质 如卤素（X2）、氧（O2）、硫（S8）、氮 （N2）、 白
分布是否均匀等。
范德华力比化学键弱得多。一般来说，某 物质的范德华力越大，则它的熔点、沸点就越 高。对于组成和结构相似的物质，范德华力一 般随着相对分子质量的增大而增强。
二、氢键的形成
氧族元素的氢化物的熔点和沸点
温度/℃
100
H2O
0 H2O
H2Te 沸点
H2Se H2S
H2Te熔点
H2S H2Se
晶体类型 金属晶体 离子晶体 原子晶体 分子晶体
构成微粒 结 构 微粒间作
用力
金属离子、 自由电子
金属键
阴、阳离子 离子键
原子 共价键
分子
分子间作 用力
熔、沸点 有高有低
较高
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
很高
3.4 分子间作用力 分子晶体
共价键键
568
能(kJ/mol)
18.8 462.8
N—H … N 20.9 390.8
氢键——
比范德华力要强而比化学键弱的分子间作用力
教科书 P56
1. 请解释物质的下列性质： （1）NH3极易溶于水。 （2）氟化氢的熔点比氯化氢的高。
2. 邻羟基苯甲酸和对羟基苯甲酸是同分异构体,预测 对羟基苯甲醛与邻羟基苯甲醛熔点的高低，并解释。
强调：氢键是另一种分子间作用力，不属于化学键。
2、氢键的形成
在一个H2O分子中，共用电子对强烈地偏向O原 子，使H原子几乎成为“裸露”的质子。这个半径很 小、带部分正电荷的H核，就能与另一个H2O分子中 带部分负电荷的O原子的孤电子对接近并产生相互作 用。这种静电相互作用就是氢键。
H2O中氢键的形成过程
H
OO
C
H
O
HO
5、 氢键对物质性质的影响
①对熔点和沸点的影响
分子间形成氢键会导致物质的熔沸点 升高 分子内形成氢键则会导致物质的熔沸点 降低
②对溶解度的影响
溶质分子与溶剂分子之间形成氢键使
溶解度增大。
你知道下列问题的答案吗？
1.构成分子晶体的微粒是什么？ 分子晶体中微粒间的作用力是 什么？
2.分子晶体有哪些共同的物理性 质？为什么它们具有这些共同 的物理性质？
固体及熔融状
熔化或溶 于水导电
不导电
态不导电,有 的溶于水能导
电。
NaCl、 金刚石、 干冰、
CsCl SiO2
冰
点
SiH4
CH4
结论：
H2O 、NH3 、HF比同主族氢化物的沸点高？
猜想：
H2O、 NH3、 HF除了范德华力之外，是否 还存在一种作用力？
6-3 分子晶体和分子间作用力
所谓分子的变形性，即分子的 正负电重心的可分离程度。
分子体积越大，电子越多，变 形性越大。
非极性分子在无外电场作用时， 由于运动、碰撞，原子核和电子 的相对位置变化 … … 其正负电重心 可有瞬间的不重合。
极性分子也会由于上述原因改变 正负电重心。
这种由于分子在一瞬间正负 电重心不重合而造成的偶极
在国际单位制中偶极矩
以 C•m（库仑•米）为单位，
当 q = 1 C， d = 1 m 时，
= 1 C•m
C•m 与 D 两种偶极矩单位的 换算关系为
4.8 D = 1.602 10－19 C 1.0 10－10 m 1.602 10－19 1.0 10－10 C•m
1D = 4.8
3. 色散力 瞬间偶极 —— 瞬间偶极 之间有色散力。
由于各种分子均有瞬间偶极， 故色散力存在于
极性分子 —— 极性分子 极性分子 —— 非极性分子 非极性分子 —— 非极性分子
色散力不仅存在广泛，而且在分子 间力中，色散力经常是重要的。
下面的数据可以说明这一点
kJ•mol－1 取向力
Ar
0
HCl
它仅存在于极性分子之间。 取向力的大小与偶极矩的平方成
正比， F 2
2. 诱导力
诱导偶极 —— 永久偶极 之间的作用称为诱导力。
极性分子作为电场，使非极性 分子产生诱导偶极
极性分子作为电场，使极性分 子的偶极增大，产生诱导偶极
这时诱导偶极与永久偶极之间 产生诱导力。
因此诱导力存在于 极性分子 —— 非极性分子 也存在于 极性分子 —— 极性分子
则偶极矩 = q d
当 d = 1.0 10－10 m 即 d 为 1 A°
2020年春高二化学下学期选修《物质结构与性质》学案3.4.1分子间作用力
专题三第四单元分子间作用力分子晶体第1课时分子间作用力【学习目标】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。
【新知导学】一、范德华力1．分析讨论，回答下列问题：(1)液态苯、汽油等发生汽化时，为何需要加热？(2)降低氯气的温度，为什么能使氯气转化为液态或固态？(3)卤素单质F2、Cl2、Br2、I2，按其相对分子质量增大的顺序，物理性质(如颜色、状态、熔点、沸点)有何变化规律？2．上述事实能够说明：(1)固体、液体和气体中分子之间的________叫范德华力。
(2)一般来说，相对分子质量________，范德华力越大。
(3)范德华力一般没有方向性和饱和性，只要分子周围空间允许，当气体分子凝聚时，它总是________________________________________________________________________。
3．范德华力对物质性质的影响(1)对物质熔、沸点的影响①组成和结构相似的分子，相对分子质量________，范德华力________，物质的熔、沸点就越高。
例如熔、沸点：CF4<CCl4<CBr4<CI4。
②组成相似且相对分子质量相近的物质，分子电荷分布越不均匀，范德华力越大，其熔、沸点就越高，如熔、沸点：CO>N2。
③在同分异构体中，一般来说，支链数________，熔、沸点就越低，如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷。
(2)对物质溶解度的影响溶质分子与溶剂分子之间的范德华力越______，溶解度越大。
【归纳总结】1.范德华力普遍存在于________、________和________分子之间。
2．影响范德华力的因素：主要包括__________、________________以及分子中电荷分布是否均匀等。
3．范德华力______，物质的________越高，______越大。
分子晶体和离子晶体
分子晶体和离子晶体
晶体是一种具有高度有序结构的物质形态，又分为分子晶体和离子晶体两种，两者具有不同的构成和性质。
一、分子晶体
分子晶体由分子按规则方式排列而成，通常具有较低熔点和易溶于溶剂的特点。
其分子之间通过分子间相互作用力进行结合，包括分子分子之间的相互作用和分子与周围环境的相互作用，例如氢键、范德华力、静电作用等。
分子晶体比较常见的有冰、石英、石蜡等。
二、离子晶体
离子晶体由带正或负电荷的离子按一定比例和规则排列而成，通常具有高熔点和难溶于溶剂的特点，其稳定性也相对较高。
离子之间通过静电作用结合，包括同性离子之间的相互作用和异性离子之间的相互作用，例如氧化物、硫化物、氯化物等。
离子晶体比较常见的有氯化钠、氧化铁、碳酸钙等。
三、分子晶体与离子晶体的比较
1.构成成分：分子晶体由分子按规则方式排列，离子晶体由带正或负电荷的离子按一定比例和规则排列。
2.相互作用力：分子晶体的分子之间通过分子间相互作用力进行结合，包括分子分子之间的相互作用和分子与周围环境的相互作用；离子晶体之间通过静电作用结合，包括同性离子之间的相互作用和异性离子之间的相互作用。
3.性质特点：分子晶体通常具有较低熔点和易溶于溶剂的特点；离子晶体通常具有高熔点和难溶于溶剂的特点，其稳定性也相对较高。
四、结语
分子晶体和离子晶体是晶体结构的两种重要类型，其结构和性质上存在明显的差异。
分子晶体的特点在于分子间相互作用，方便有机物的制备和应用，离子晶体的特点在于其稳定性和高熔点，对于物质的性质和研究有着重要的意义。
对比两者，可以更全面了解晶体结构与物理性质之间的关系，为物质研究和制备提供更多的思路和方法。
分子间作用力分子晶体
分子间作用力分子晶体分子晶体（molecular crystal）是由分子间的非共价作用力形成的晶体结构。
这种晶体结构由分散的分子通过弱的相互作用力组成，而不是由金属键或离子键组成的。
分子晶体是一类非常常见的晶体类型，包括有机晶体、冰晶体等。
范德华力是一种由于分子间电子云的偶极瞬时极化而产生的相互作用力。
它是分子晶体中最弱的一种作用力，但也是最普遍和最重要的。
范德华力随着分子间的距离增加而减弱，但随着分子间电荷分布的改变而变化。
范德华力的强度取决于分子的极性和大小。
氢键是另一种重要的分子间作用力。
它是一种特殊的电荷间相互作用力，通常涉及一个氢原子与一个电负性较大的原子（如氮、氧、氟）之间形成的相互作用。
氢键是一种强作用力，能够使分子更紧密地结合在一起。
它在水分子中的作用是形成水的固态结构（冰）的重要原因。
氢键也在很多有机分子晶体中起到关键作用。
π-π相互作用是一种特殊的分子间力，通常涉及芳香环中的π电子云之间的相互作用。
这种相互作用可以使芳香环平行排列并相互叠加，从而增强晶体的稳定性。
π-π相互作用对于一些有机分子晶体，如芳香族化合物晶体，具有重要的作用。
除了这些主要的分子间作用力，还有其他一些较弱的作用力也可以参与分子晶体的形成，例如离域电子的相互作用和疏水作用等。
分子晶体具有一些独特的性质和应用。
首先，它们通常具有较低的硬度和脆性，这是由于它们之间的非共价作用力较弱所致。
其次，分子晶体通常是电绝缘体，因为它们之间没有可以形成导电电子的共价键。
此外，由于分子晶体中分子之间的间隙，它们通常对溶剂和小分子具有较高的吸附能力。
这些特性使得分子晶体在材料科学、化学和生物学等领域具有广泛的应用，如药物晶体工程、分子传感器、光电器件等。
总之，分子间作用力是分子晶体形成的关键因素。
范德华力、氢键和π-π相互作用等主要作用力共同作用，通过将分子组装在一起形成晶体结构。
分子晶体具有一系列特殊性质和应用，成为材料科学和化学研究中的重要主题。
分子间力
Compound
AgF
r+/r-
Crystalline type Coordination number
0.85 NaCl
6:6
AgCl
0.63 NaCl 6:6
AgBr
0.57 NaCl 6:6
AgI
0.51 ZnS 4:4
Compound
CuF
CuCl
CuBr
CuI
r+/r-
0.72
0.53
0.49
氢键（hydrogen band）
● 氢键存在的证明 氢键和分子间作用力一样，
也是很弱的力. 与同系物性质的不同就是
由氢键引起的.
The structure of ice
● 氢键的结构特点
rH
d
θ
X
Y
R
Represent of hydrogen bond
这种方向与富电子 氢化物中孤对电子占 据的轨道在空间的伸 展方向有关.
，Be2＋离子半径最小，又是2电子构型，因此Be2＋有很大的极化能 力，使Cl－发生比较显著的变形，Be2＋和 Cl－之间的键有较显著的 共价性。因此BeCl2具有较低的熔、沸点。BeCl2、MgCl2、CaCl2的 熔点依次为410℃、714℃、782℃。
● 溶解度降低 离子极化使离子键逐步向共价键过渡，根据相似
● 偶极矩 (dipole moment, µ) 表示分子中电荷分布状况的物理量，定义为正、负电重心间的
距离与电荷量的乘积. 分子电偶极矩是个矢量. 对双原子分子而言
，分子偶极矩等于键的偶极矩；对多原子分子而言，分子偶极矩则
等于各个键的偶极矩的矢量和.
● 双原子分子的极性取决于键的极性。
分子间作用力分子晶体完整版课件
A.6
B.8
C.10
D.12
【解析】选D。根据干冰结构特点,干冰晶体是一种面心立方结构,每 个CO2周围等距离且最近的CO2有12个(同层4个,上层4个,下层4个)。
【总结归纳】 1.典型的分子晶体模型:
单质碘
干冰
冰
晶胞或结核模型
微粒间作用力
晶胞微粒数 配位数
范德华力 4
范德华力
4 12
范德华力和 氢键
4
2.分子晶体的变化规律: (1)对于组成和结构相似、晶体中不含氢键的物质来说,随着相对分子 质量的增大,范德华力增大,熔、沸点升高。如卤素单质、四卤化碳、 稀有气体等。 (2)同分异构体中,支链越多,熔、沸点越低。如沸点:正戊烷>异戊烷> 新戊烷。芳香烃及其衍生物的同分异构体熔、沸点一般遵循“邻位> 间位>对位”的顺序。
(5)存在氢键的分子的熔、沸点比一般分子的高。 ( ) 分析:×。分子间氢键的存在会导致物质的熔、沸点升高,但是分子内 氢键的存在会降低物质的熔、沸点。 (6)分子晶体熔化时,只破坏分子间作用力,不破坏分子内的化学 键。 ( ) 分析:√。分子晶体熔化时,只是分子间的距离变大,分子并没有变化, 所以不破坏分子内的化学键。
有方向性、 有饱和性
有方向性、有饱 和性
范德华力
氢键
共价键
强度 比较
共价键>氢键>范德华力
①随着分子极性的增 影响
大而增大 强度
②组成和结构相似的 的
物质,相对分子质量越 因素
大,范德华力越大
A—H…B中A、B的 电负性越大,B原 子的半径越小,氢 键越牢固
成键原子半径越 小,键长越短,键 能越大,共价键 越稳定
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冰晶体中的氢键
分子间氢键
分子内氢键
氢键对物质性质的影响： (1)对沸点和熔点的影响
分子间氢键的形成使物质的沸点和熔 点升高。 分子内氢键的生成使物质的沸点和熔 点降低 。
(2)对溶解度的影响
在极性溶剂里，如果溶质分子与溶剂 分子间可以生成氢键，则溶质的溶解度增 大。
水和甲醇的相互溶解
由于分子晶体的构成微粒是分子，所以分子 体中分子间只存在范德华力？
不对，分子间氢键也是一种分子间 作用力，如冰中就同时存着范德华力和 氢键。
2.分子晶体的物理特性
由于分子间作用力很弱，所以分子晶体 一般具有： ① 较低的熔点和沸点； ② 较小的硬度； ③ 固体及熔融状态不导电。有的溶于水能 导电。
范德华力是分子之间普遍存在的
一种相互作用力，它使得许多物质能以一 定的凝聚态（固态或液态）存在。
范德华力存在于液﹑固﹑气态的任何微粒 之间。 作用力属短程力：300—500pm范围内。 无方向性和饱和性。
影响范德华力的因素： 分子的大小、分子的空间构型、分子中电 荷分布是否均匀等。
范德华力比化学键弱得多。一般来说，某 物质的范德华力越大，则它的熔点、沸点就越 高。对于组成和结构相似的物质，范德华力一 般随着相对分子质量的增大而增强。 范德华力对物质的沸点、熔点、气化热、 熔化热、溶解度、表面张力、粘度等物理化学 性质有决定性的影响。
化学键、氢键和范德华力的比较
化学键 氢 键 范德华力
概 范
念 围
分子间（内）电负 相邻的原子或离子之间 性较大的成键原子 物质分子间存在的 通过H原子而形成的 微弱相互作用 的强烈的相互作用。 静电作用 分子中含有与H原子 相结合的原子半径小、 原子或离子 分子间 电负性大、有孤对电 子的F、O、N
2．固体乙醇晶体中不存在的作用力是( C ) A．极性键 B．非极性键 C．离子键 D．氢键影响
练
习
3．下列有关水的叙述中，可以用氢键的知 识来解释的是( BD ) A．水比硫化氢气体稳定 B．水的熔沸点比硫化氢的高 C．氯化氢气体易溶于水 D．0℃时，水的密度比冰大
4．下列说法不正确的是( D ) A．分子间作用力是分子间相互作用力的总称 B．范德华力与氢键可同时存在于分子之间 C．分子间氢键的形成除使物质的熔沸点升高 外，对物质的溶解度、硬度等也有影响 D．氢键是一种特殊的化学键，它广泛地存在 于自然界中
强度比较
很强烈,克服它需要 较高的能量
比化学键弱得多， 比化学键弱得多 比范德华力稍强
性质影响
分子间氢键使物质熔 沸点升高硬度增大、 随范德华力的增大， 物质的熔沸点升 影响物质的化学性质和 水中溶解度增大 物理性质 分子内氢键使物质熔 高、溶解度增大 沸点降低、硬度减小
练
习
1．下列物质中不存在氢键的是 （ D） A．冰醋酸中醋酸分子之间 B．一水合氨分子中的氨分子与水分子之间 C．液态氟化氢中氟化氢分子之间 D．可燃冰（CH4· 8H2O）中甲烷分子与水 分子之间
图3-35是干冰(CO2)分子晶体 模型。通过学习有关分子间作用 力的知识，你知道下列问题的答 案吗？ 1.构成分子晶体的微粒是什么？ 分子晶体中微粒间的作用力是 什么？ 2.分子晶体有哪些共同的物理性 质？为什么它们具有这些共同 的物理性质？
分子晶体
1.分子晶体的概念及其结构特点：
（1） 分子间以分子间作用力相结合的晶体 叫分子晶体。 （2）构成分子晶体的粒子是： 分子 范德华力 （3）微粒间的相互作用是：
气态
范德华力、氢键
水的电解 液态 固态
范德华力
范德华
(Van Der Waals 1837 － 1923)
荷兰物理学家。提出了范德华 方程。研究了毛细作用，对附着力 进行了计算。推导出物体气、液、 固三相相互转化条件下的临界点计 算公式。 1910 年因研究气态和液 态方程获诺贝尔物理学奖。原子间 和分子间的吸引力被命名为范德华力。
化学键与范德华力的比较
作用微粒 相邻原子 之间 作用力强弱 作用力强烈 意 义
化学键
范德华力
分子之间 作用力微弱
影响物质的 化学性质和 物理性质 影响物质的物 理性质（熔、 沸点及溶解度 等）
练
习
C )
1.下列物质中，其沸点可能低于SiCl4的是( A. GeCl4 B. SiBr4 C. CCl4 D. NaCl 2. 下列叙述正确的是( B C ) A. 氧气的沸点低于氮气的沸点
B. 稀有气体原子序数越大沸点越高
C. 分子间作用力越弱，则由分子组成的物质
熔点越低
D. 同周期元素的原子半径越小越易失去电子
练
分子间作用力
.
习
3. 将干冰气化，破坏了CO2分子晶体的
将CO2气体溶于水，破坏了CO2分子的 共价键 . 4.请预测的熔沸点高低 （1）HF、HCl、HBr、HI （2）H2O、 H2S 、H2Se、 H2Te 事实是否是这样的吗？
氢键的形成
温度/℃ 100
H2O
氧族元素的氢的化合物的 熔点和沸点
H2Te 沸点 熔点
0
H2S
H2Se
－100
2
3
4
5
周期
在有些化合物中氢原子似乎可以同时和两 个电负性很大而原子半径较小的原子(如O、F、 N等)相结合，一般表示为X—H· · · Y，其中 H· · · Y的结合力就是氢键。
氢键属于一种较强的分子间作用力，既可以 存在于分子之间，也可以存在于复杂分子的内部。 理解氢键应注意： X—H……Y表示氢键 氢键不属于化学键 氢键作用小于化学键大于分子间作用 力
3.典型的分子晶体
(1) 所有非金属氢化物： H2O、H2S、NH3、CH4、HX (2) 大多数非金属单质: X2、N2、 O2、 H2、 S8、 P4、C60 (3) 大多数非金属氧化物: CO2、 SO2、N2O4、P4O6、P4O10 (4) 几乎所有的酸： H2SO4 、HNO3 、H3PO4 (5) 大多数有机物： 乙醇，冰醋酸，蔗糖
（深蓝色虚线为氢键）
蛋白质分子中的氢键（图中虚线表示氢键）
DNA双螺旋是通过氢键使它们的碱基（A…T 和C…G） 相互配对形成的（图中虚线表示氢键）
小
结
范德华力是普遍存在的一种分子间作用 力，属于电性作用。这种作用力比较弱。范 德华力越强，物质的熔点和沸点越高。 氢键属于一种较强的分子间作用力，既 可以存在于分子之间，也可以存在于复杂分 子的内部。氢键的存在使物质具有某些特殊 性质。