范德华力氢键及其对物质性质的影响与溶解性

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。

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。

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。

《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________________________________________________________________________________________ ___。

姓名，年级：时间：第2节分子结构与性质［考试说明］ 1.了解共价键的形成、极性、类型（σ键和π键)，了解配位键的含义。

2.能用键长、键能、键角等说明简单分子的某些性质.3.了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型（sp，sp2,sp3）。

4.能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测简单分子或离子的空间结构。

5。

了解范德华力的含义及对物质性质的影响。

6。

了解氢键的含义，能列举存在氢键的物质,并能解释氢键对物质性质的影响。

［命题规律］高考对本部分内容的考查，主要有化学键类型的判断，配位键中孤电子对、空轨道提供者的判断，分子(离子）中中心原子杂化类型的判断，分子(离子)立体构型的判断。

考点1 共价键知识梳理1.共价键的本质与特征(1)本质:在原子之间形成错误!共用电子对（电子云的重叠）。

（2)特征:具有错误!方向性和错误!饱和性。

共价键的错误!方向性决定着分子的立体构型,共价键的错误!饱和性决定着每个原子所能形成的共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的。

2．共价键的分类分类依据类型形成共价键的原子轨道重叠方式错误!σ键原子轨道“错误!头碰头”重叠错误!π键原子轨道“错误!肩并肩”重叠形成共价键的错误!极性键共用电子对发生错误!偏移电子对是否偏移错误!非极性键共用电子对不发生错误!偏移原子间共用电子对的数目错误!单键原子间有错误!1对共用电子对错误!双键原子间有错误!2对共用电子对错误!三键原子间有错误!3对共用电子对3．键参数——键能、键长、键角(1）概念(2)键参数对分子性质的影响①同一类型的共价键键能错误!越大，键长错误!越短,化学键越强、越牢固，分子越稳定。

②4．等电子原理错误!原子总数相同，错误!价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质错误!相似,如CO和错误!N2。

等电子体的微粒有着相同的分子构型，中心原子也有相同的杂化方式.（1）只有两原子的电负性相差不大时，才能通过共用电子对形成共价键,当两原子的电负性相差很大(大于1.7)时，一般不会形成共用电子对，这时形成离子键。

1．了解共价键的极性及分子的极性及其产生的原因。

2．知道范德华力、氢键对物质性质的影响。

3．了解影响物质溶解性的因素及相似相溶原理。

4．了解手性分子在生命科学等方面的应用。

5．了解无机含氧酸分子酸性强弱的原因。

细读教材记主干1．共价键依据电子对是否偏移分为非极性键和极性键，依据电子云的重叠方式分为σ键和π键。

2．分子间作用力是化学键吗？其主要影响物质的物理性质还是化学性质？提示：不是，其主要影响物质的物理性质，如熔、沸点，溶解性等。

3．极性分子中一定有极性键，含极性键的分子不一定是极性分子。

非极性分子中可能有极性键，也可能含有非极性键。

4．分子的相对分子质量越大，范德华力越大，其熔、沸点越高。

若分子之间存在氢键，会使物质的熔、沸点升高。

5．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；溶质和溶剂之间形成氢键，可增大其溶解度。

6．无机含氧酸的通式(HO)m RO n，若成酸元素R相同，n值越大，酸性越强。

[新知探究]1．键的极性2．分子的极性3．键的极性和分子极性的关系(1)只含非极性键的分子一定是非极性分子。

(2)含有极性键的分子有没有极性，必须依据分子中极性键的极性的向量和是否等于零而定，等于零时是非极性分子。

[名师点拨]分子极性的判断方法只含非极性键→非极性分子(单质分子，如Cl2，N2，P4，I2)等[对点演练]1．(2016·桓台高二检测)下列含有极性键的非极性分子是( )①CCl4②NH3③CH4④CO2⑤N2⑥H2O ⑦HFA．②③④⑤B．①③④⑤C．①③④ D．以上均不对解析：选C ①CCl4中含有极性键，空间结构为正四面体，正负电荷的中心重合，属于非极性分子；②NH3中含有极性键，空间结构为三角锥形，正负电荷的中心不重合，属于极性分子；③CH4中含有极性键，空间结构为正四面体，正负电荷的中心重合，属于非极性分子；④CO2含有极性键，空间结构为直线型，属于非极性分子；⑤N2是由非极性键构成的非极性分子；⑥H2O中含有极性键，空间结构为V型，属于极性分子；⑦HF是极性键形成的极性分子；含有极性键的非极性分子是①③④，C项正确。

氢键作为化学键以及范德华力之外的一种作用力，是一种重要的次级键。

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。

本文论述了氢键的形成及特点，并从氢键的存在影响着物质熔点、沸点、溶解度、粘度、密度、酸性等的角度，采用理论联系实例的方法阐述了氢键的重要性，并强调了氢键的存在关乎生命的存在，提出了更进一步探究氢键的重要作用的建议。

氢键是一种特殊的分子间和分子内作用力]1[。

反映在分子结构上，当原子间距离小于或接近相应的离子半径、共价半径或金属半径之和时，认为原子间形成了化学键；当不同分子中的原子间距离接近范德华半径之和时，可以认为分子间有范德华能相互作用；当分子间距离位于化学键与范德华力范围之间时，可以认为原子间生成了次级键（Secondary bond）。

对于一系列化合物中的Hg—N键的研究发现，化合物中的Hg和N之间的距离是在从共价半径之和（约210pm）到范德华半径之和（约330pm）的区间内连续分布的。

说明次级键是普遍存在的，同时也说明化学键、次级键和范德华力三者间的界限是很难区分的。

而次级键中相当一部分是有氢键参与的。

氢键（Hydrogen bond）是次级键的一个典型，也是最早发现和研究的次级键]1[。

由氢键的形成及其特点，理论联系实例来研究氢键对物质熔点、粘度等的影响，可以更好的了解氢键行成对物质性质的影响，从而认识到氢键的重要作用。

1 氢键的形成和特点1.1 氢键的形成氨合物、无机酸和某些有机化合物，通常是物质在液态时形成氢键，但形成后有时也能继续存在于某些晶态甚至气态物质之中。

例如在气态、液态和固态的HF中都有氢键存在。

能够形成氢键的物质是很多的，如水、水合物等。

1.1.1 分子内氢键的形成现以HF为例说明氢键的形成。

在HF分子中，由于F的电负性（4.0）很大，共用电子对强烈偏向F原子一边，而H原子核外只有一个电子，其电子云向F原子偏移的结果，使得它几乎要呈质子状态。

这个半径很小、无内层电子的带部分正电荷的氢原子，使附近另一个HF分子中含有孤电子对并带部分负电荷的F原子有可能充分靠近它，从而产生静电吸引作用。

经 验 交 流一、范德华力对物质物理性质的影响范德华力对物质物理性质的影响是多方面的。

液态物质范德华力越大，气化热就越大，沸点就越高；固态物质范德华力越大，熔化热就越大，熔点就越高。

一般来说，结构相似的同系列物质相对分子质量越大，分子变形性也越大，范德华力强，物质的熔点，沸点也就越高。

例如，稀有气体，卤素单质等，其沸点和熔点就是随着相对分子质量的增大而升高的。

相对分子质量相等或近似而体积大的分子，电子位移可能性大，有较大的变形性，此类物质有较高的沸点，熔点。

范德华力对液体的互溶度以及固态，气态非点解质在液体中的溶解度也有一定影响。

溶质或溶剂（指同系物）的极化率越大，分子变形性和范德华力越大，溶解度也越大。

另外，范德华力对分子型物质的硬度也有一定的影响。

分子极性小的聚乙烯，聚异丁烯等物质，范德华力较小，因而硬度不大；含有极性基因的有机玻璃等物质，范德华力较大，具有一定的硬度。

二、氢键对物质物理性质的影响氢键通常是物质在液态时形成的，但形成后有时也能继续存在于某些固态甚至气态物质之中。

例如:在气态，液态和固态的HF中都有氢键存在。

能够形成氢键的物质是很多的，如水，水合物，无机酸和某些有机化合物。

氢键的存在，影响到物质的某些性质。

如：1.熔点，沸点分子间含有氢键的物质溶化或气化时，除了要克服范德华力外，还必须提高温度，额外地供应一份能量来破坏分子间的氢键，所以这些物质的熔，沸点比同系列氢化物的熔点，沸点高。

分子内形成氢键，其熔点，沸点常降低。

例如，有分子内氢键的邻硝基苯酚熔点（45℃）比分子间氢键的间硝基苯酚的熔点（95℃）和对位硝基苯酚的熔点（114℃）都低。

2.溶解度在极性溶剂中，如果溶质分子与溶剂分子之间可以形成氢键，则溶质的溶解度增大。

HCl和NH3在水中的溶解度比较大，就是这个缘故。

3.黏度分子间有氢键的液体，一般黏度较大。

例如甘油，磷酸，浓硫酸等多羟基化合物，由于分子间可形成众多的氢键，这些物质通常为黏稠状液体。

第三节分子的性质第2课时范德华力、氢键教学目标：1.范德华力、氢键及其对物质性质的影响；2.能举例说明化学键和分子间作用力的区别；3.例举含有氢键的物质。

教学重点：分子间作用力、氢键及其对物质性质的影响教学难点：分子间作用力、氢键及其对物质性质的影响教学方法采用图表、比较、讨论、归纳、综合的方法进行教学教学过程[创设情景] 气体在加压或降温时为什么会变成液体或固体？联系实际生活中的水的结冰、气体的液化，讨论、交流。

[板书]二、范德华力及其对物质的影响[讲述]降温加压气体会液化，降温液体会凝固，这一事实表明，分子之间存在着相互作用力。

范德华(vandcrWaRls)是最早研究分子间普遍存在作用力的科学家，因而把这类分子问作用力称为范德华力。

范德华力很弱，约比化学键能小l一2数量级。

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。

[投影][板书]范德华力：分子之间存在着相互作用力。

范德华力很弱，约比化学键能小l一2数量级。

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。

[思考]怎样解释卤素单质从F2～I2的熔、沸点越来越高？[回答]相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越来越高。

[设问]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？[讲解]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。

[设问]你是否知道，常见物质中，水是熔、沸点较高的液体之一?你是否知道，冰的密度比液态的水小?[板书]三、氢键及其对物质性质的影响[讲述]为了解释水的这些奇特性质，人们提出了氢键的概念。