第四单元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
第四章 分子结构——分子间的作用力、氢键、离子极化理论
•
•
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• •
键的极性的增大 离子键向共价键的过渡 图4-55 由离子键向共价键的过渡
(1) 离子的极化力和变形性 离子的极化力 极化力和
极化力( 极化力(φ )—— 一种离子使邻近的异性离子极化而
变形的能力，通常阳离子极化力占主导 阳离子极化力占主导。 变形的能力，通常阳离子极化力占主导。
Z* φ 极化力 ∝ r
表4-14 分子间的作用能 ⋅mol-1)的分配 分子间的作用能(kJ⋅ 的分配
范德华力对共价化合物物理性质的影响： 范德华力对共价化合物物理性质的影响： 物理性质的影响
分子间范德华力的大小可说明共价化合物间 分子间范德华力的大小可说明共价化合物间 范德华力的大小可说明共价化合物 的物理性质差异： 的物理性质差异： 熔点、沸点的高低，溶解度的大小， 如，熔点、沸点的高低，溶解度的大小， 液化、 等等。 液化、结晶现象及相似相溶原理 ••• 等等。
d→偶极长→正电荷重心和负电荷重心的距离。偶极长 、 →偶极长→正电荷重心和负电荷重心的距离。偶极长d、 偶极子电荷q 是无法测定的， 偶极子电荷 是无法测定的，但偶极矩 µ 可通过实验测得
µ 的单位为 德拜 ， 1D = 3.33×10-30 C·m。 的单位为D(德拜 德拜)， × 。
因为一个电子的电量是1.6× 因为一个电子的电量是 ×10-19C，分子的直径在 -10 m ，分子的直径在10 数量级，所以，分子电偶极矩大小数量级为10 数量级，所以，分子电偶极矩大小数量级为 -30(C·m)。 。
极性分子的这种 固有偶极叫做 叫做永久偶 固有偶极叫做永久偶 极矩µ 。 外电场影响下所 外电场影响下所 产生的偶极叫 产生的偶极叫诱导偶 诱导偶极矩(∆ 极。诱导偶极矩 ∆µ) 的大小与外电场强度 成正比。 成正比。
范德华力 (2)
A
4
拓展视野—教材P54 几种类型的范德华力
A
5
阅读材料：
荷兰物理学家范德华,1910年获得诺贝尔物理奖,因 确立真实气体状态方程和分子间范德华力而闻名于世。
他是分子间作用力的首位发现者，所以人们又把分子 间作用力叫做范德华力。
范德华力是一种普遍存在于固体、液体和气 体中分子之间的作用力。
思考:
液态
固态
分子距离缩短
分子距离缩短
分子无规则运动
分子有规则排列
说明了物质的分子间存在着作用力
A
2
分子间存在作用力的事实2：
由分子构成的
物质，在一定条件
下能发生三态（气、
液、固）变化，说
明分子间存在作用
力。
A
3
知识巩固：
1、分子间作用力的概念： ___将__气__体__分__子__凝__聚__成__相__应__的__固__体__或__液__体__的__作__用__。 2、分子间作用力实质：___一__种__静__电__作__用___; 3、存在：____所__有__的__共__价__分__子__之__间____; 4、它的强度比化学键___弱___(强或弱)的多; _______范__德__华__力__和__氢__键_____是常见的分子间作用力.
CO -199
结论2:
对相对分子质量相同的物质,分子的极性越大,物
质间的范德华力越大,熔沸点越高.
阅读教材——P54影响范德华力的因素：
A
12
三、影响范德华力大小的因素：
1、分子的大小
一般组成和结构相似的物质,相对分子质量 越大,范德华力越大,物质的熔沸点越高.
2、分子的空间构型
一般对于有机物的同分异构体,支链越多, 结构越对称,范德华力越小,熔沸点越低.
分子间作用力-分子晶体-5.10
化硅晶体性质差异的原 因。
5. 干冰的晶体结构
（1）二氧化碳分子的位置：在
晶体中截取一个最小的正方体， 正方体的八个顶点都落到CO2 分子的中心，在这个正方体的
每个面心上还有一个CO2分子。
（2）每个晶胞含二氧化碳
分子的个数 8×1/8+6×1/2=4
（3）与每个二氧化碳分子等距离 且最近的二氧化碳分子有 12个
X—H ···Y
X、 Y为电负性大，而原子半径较小的且有 孤对电子非金属原子，可相同也可不同，如 F、O、N。
（2）氢键的表示方法： X—H ···Y 氢键
（3）氢键键能大小：
F—H … F O—H … O
N—H … N
氢 键 键 能 28.1
18.8
20.9
(kJ/mol)
共价键键
568
能(kJ/mol)
SnH4
沸
PH3
GeH4
点
SiH4
CH4
2. 氢键：
• 氢键：
除范德华力外的另一种分子间作用力，它 是由已经与电负性大的原子（F、O、N等）形 成共价键的H原子遇另一分子中电负性大原子 半径小且有孤对电子的原子（如F、O、N）能 形成氢键。
• 注意：
氢键是另一种分子间作用力，不属于化学键。
水分子间形成的氢键
卤素单质的相对分子质量和熔、沸点的数据见表3-9。请 你根据表中的数据与同学交流讨论以下问题：
（1）卤素单质的熔、沸点又怎样的变化规律？
（2）导致卤素熔、沸点规律变化的原因是什么？它与卤素单质 相对分子质量的变化规律又怎样的关系？ 表3-9卤素单质的相对分子质量和熔、沸点
单质
相对分子质量
专题3 第四单元 第一课时 范德华力+教材
专题三微粒间作用力与物质性质第四单元分子间作用力分子晶体第1课时范德华作用力一、学习目标1.了解范德华力的概念及其成因。
2.了解范德华力的特点及其对物质物理性质的影响，能用分子的相对分子质量比较判断范德华力的大小，从而强化证据推理与模型认知的学科核心素养。
二、学习过程（一）自主学习，梳理内容要点一、分子间作用力1.定义：把聚集在一起的的作用力。
2.实质：是一种，它比化学键。
3.分类：和是最常见的两种分子间作用力。
二、范德华作用力1.范德华作用力的概念：是分子之间普遍存在的一种，它使得许多物质能以一定的凝聚态（固态或液态）存在。
2.范德华力的成因a.取向力当极性分子和极性分子相互接近时，它们的固有偶极的同极相斥而异极相吸，就使得极性分子按一定方向排列，因而产生了分子间的作用力，这种力叫。
分子极性越强，取向力越大。
这种力只存在于极性分子与极性分子之间。
b.诱导力当极性分子和非极性分子相接近时，非极性分子在极性分子的固有偶极的作用下，发生极化，而产生诱导偶极，然后诱导偶极与极性分子固有偶极相互吸引。
这种由于诱导偶极而产生的作用力，称为。
这种力产生于极性分子与非极性分子之间，当然极性分子与极性分子之间也互相诱导，因而也有这种力。
c.色散力从统计观点看，非极性分子没有极性，但组成分子的正、负微粒总是在不断地运动着，在某一瞬间，对多个分子而言总可能有分子出现正、负电荷重心不重合，而成为偶极子，这种偶极叫。
对大量分子，这种瞬时偶极的存在就成为经常性的，这种靠瞬时偶极产生的作用力叫色散力。
3.范德华力的特点①范德华力存在于固态﹑液态﹑气态的任何微粒之间。
无性和性。
②范德华力比化学键得多。
③主要影响物质的等物理性质。
4.范德华力对分子构成的物质性质的影响①分子的物质，其相对分子质量越大，则越大，物质的熔沸点；（如：I2＞Br2＞Cl2＞F2）。
②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、粘度等物理性质有决定性的影响。
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。
341范德华力氢键(教师版)-2022-2023学年高二化学讲义(苏教2019选择性必修2)
第四单元分子间作用力分子晶体第1课时范德华力氢键目标导航1．了解范德华力的实质及对物质的影响。
2．了解氢键的实质、特点、形成条件及对物质性质的影响。
知识精讲知识点01 范德华力1．分子间作用力(1)概念：将分子聚集在一起的作用力称为分子间作用力。
(2)存在：共价分子间都存在分子间作用力。
(3)特点：分子间作用力本质上是一种静电作用，比化学键弱得多。
(4)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)存在：范德华力是一种普遍存在于固体、液体和气体分子之间的一种作用力。
(2)特点：与共价键相比，范德华力较小，一般没有饱和性和方向性。
(3)影响因素：①分子的大小、空间构型以及分子中电荷分布是否均匀。
②组成和结构相似的分子，其范德华力一般随着相对分子质量的增大而增大。
(4)对物质性质的影响：主要影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质。
①分子间范德华力越大，物质的熔、沸点越高。
②溶质与溶剂分子间的范德华力越大，物质的溶解度越大。
【即学即练1】HCl、HBr、HI三种物质的热稳定性顺序是__________，熔、沸点高低顺序是_______________，请说明原因。
答案：HCl>HBr>HI HI>HBr>HCl因为键能HCl>HBr>HI，因此热稳定性顺序是HCl>HBr>HI；HCl、HBr、HI是结构相似的3种分子，相对分子质量越大，熔、沸点越高。
知识点02 氢键1．氢键的形成和表示H原子与电负性大、半径较小的原子X以共价键结合时，H原子能够跟另一个电负性大、半径较小的原子Y之间形成氢键，通常用X—H…Y表示。
上述X、Y通常指N、O、F等。
2．氢键的特点(1)氢键可以存在于分子之间，也可以存在于分子内部。
(2)氢键比化学键弱，比范德华力强。
(3)氢键有分子内氢键和分子间氢键两种。
3．氢键对物质物理性质的影响(1)含有分子间氢键的物质具有较高的熔点、沸点。
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氢键的形成练习
[课堂练习]
1.下列物质中不存在氢键的是（）
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
2.固体乙醇晶体中不存在的作用力是（）
A、极性键
B、非极性键
C、离子键
D、氢键
3.下列说法不正确的是（）
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
4.下列有关水的叙述中，可以用氢键的知识来解释的是（）
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
［课后练习］
1.关于氢键的下列说法中正确的是（）
A、每个水分子内含有两个氢键
B、在水蒸气、水和冰中都含有氢键
C、分子间能形成氢键使物质的熔点和沸点升高
D、HF的稳定性很强，是因为其分子间能形成氢键
2.下列各组物质中，熔点由高到低的是（）
A、HI HBr HCl HF
B、石英、食盐、干冰、钾
C、CI4CBr4CCl4CF4
D、Li Na K Rb
3．下列变化或数据与氢键无关的是（D）
A．甲酸蒸气的密度在373K时为1.335g·L-1,在293K时为2.5 g·L-1
B．氨分子与水分子形成一水合氨
C．丙酮在己烷和三氟甲烷中易溶解，其中在三氟甲烷中溶解时的热效应较大D．SbH3的沸点比PH3高
．D[说明]甲酸在低温时通过氢键形成双聚分子，温度升高时，双聚被破坏；氨分子和水分子易形成氢键；三氟甲烷由于氟强烈吸电子，使三氟甲烷中的氢带明显的正电荷，可以和丙酮形成氢键，放出能量，因此溶解时的热效应较大；SbH3和PH3都不能形成氢键，SbH3的沸点比PH3高是因为SbH3的分子量比PH3大，分子间作用力比PH3大。
4．自然界中往往存在许多有趣也十分有效的现象，下表列出了若干化合物的结构式、化学
00
从它们的沸点可以说明什么问题？
沸点的高低主要取决于分子间作用力，结构式相似的化合物，相对分子量越大沸点越高；结构式不相类似的化合物的沸点与其相对分子量的关系不大，分子间形成氢键的可能性越大沸点越高。
5．氢键可以表示为A—H…B，其产生的条件是A电负性大，它强烈地吸引氢的电子云，受体B具有能与氢原子强烈地相互作用的高电子云密度区（如孤对电子）。
（1）分子间形成的氢键会使化合物的熔、沸点；分子内形成氢键会使化合物的熔、沸点。
（2）在极性溶剂中，溶质和溶剂的分子间形成氢键会使溶质的溶解度（填“增大”或“减小”）；溶质的分子内形成氢键时，在极性溶剂中溶质的溶解度将（填“增大”或“减小”）；在非极性溶剂中溶质的溶解度将（填“增大”或“减小”）。
（3）IBr在CCl4中的溶解度比Br2,其原因是
（4）二聚甲酸解聚反应（HCOOH）2→2HC OOH，该反应需吸收60kJ·mol-1的能量，吸收能量的原因是。
答案：（1）升高，降低；（2）增大，减小，增大；（3）小，IBr为极性分子，Br2为非极性分子，CCl4为非极性溶剂，根据相似相容原理可知，IBr在CCl4中的溶解度比Br2小；（4）打破二聚甲酸分子内氢键需要吸收能量。