分子间内氢键作用力与分子间氢键作用力

分子间作用力和氢键

一、分子间作用力

NH3、Cl2、CO2等气体，在降低温度、增大压强时，能凝结成液态或固态。在这个过程中，气体分子间的距离不断缩短，最后由不规则运动的混乱状态转变为有规则排列的固态。这说明物质的分子之间必定存在着某种作用力，能把它们的分子聚集在一起。这种作用力叫做分子间作用力，又称范德华力。

我们知道，化学键是原子结合成分子时，相邻原子间强烈的相互作用，而分子间作用力与化学键比起来要弱得多。分子间作用力随着分子极性和相对分子质量的增大而增大。

分子间作用力的大小，对物质的熔点、沸点、溶解度等有影响。对于组成和结构相似的物质来说，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔点、沸点也越高。例如，卤素单质，随着相对分子质量的增大，分子间作用力增大，它们的熔点、沸点也相应升高(见图1-8)，四卤化碳也有类似的情形(见图1-9)。

二、氢键

前面已介绍过某些结构相似的物质随着相对分子质量的增大分子间作用力增大，以及它们的熔点和沸点也随着升高的事实。但是有些氢化物的熔点和沸点的递变与以上事实不完全符合。让我们来看一下图1-10。从图上可以看出，NH3、H2O和HF的沸点反常。例如，HF的沸点按沸点曲线的下降趋势应该在-90℃以下，而实际上是20℃；H2O的沸点按沸点曲线下降趋势应该在-70℃以下，而实际上是100℃。

为什么HF、H2O和NH3的沸点会反常呢？这是因为它们的分子之间存在着一种比分子间作用力稍强的相互作用，使得它们只能在较高的温度下才能汽化。经科学研究证明，上述物质的分子之间存在着的这种相互作用，叫做氢键。

氢键是怎样形成的呢？现在以HF为例来说明。在HF分子中，由于F原子吸引电子的能力很强，H——F键的极性很强，共用电子对强烈地偏向F原子，亦即H原子的电子云被F原子吸引，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，与另一个HF分子带部分负电荷的F原子相互吸引。这种静电吸引作用就是氢键。它比化学键弱得多，但比分子间作用力稍强。通常我们也可把氢键看作是一种比较强的分子间作用力。分子间形成的氢键会使物质的熔点和沸点升高，这是因为固体熔化或液体汽化时必须破坏分子间的氢键，从而需要消耗较多能量的缘故。为了与化学键相区别，在图1-11中用“…”来表示氢键。

化学键

1． 化学键：相邻的两个或多个原子（或离子）之间强烈的相互作用叫做化学键。

2．化学键的存在：

（1）稀有气体单质中不存在；

（2）多原子单质分子中存在共价键；

（3）非金属化合物分子中存在共价键（包括酸）；

（4）离子化合物中一定存在离子键，可能有共价键的存在（Na2O2、NaOH、NH4Cl），共价化合物中不存在离子

键；

（5）离子化合物可由非金属构成，如：NH4NO3、NH4Cl 。

3．化学反应的本质： 一个化学反应的的过程，本质上就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。

4．金属键：金属晶体中，金属阳离子与自由电子之间的强烈静电作用。

5．配位键：电子对由一个原子单方面提供而跟另一个原子共用而形成的共价键。

（1）孤对电子：原子最外层存在没有跟其它原子共用的电子对。

（2）虽然配位键和其它键的形成不同，但一旦形成后则与其它共价键无任何区别。

6．分子间作用力

定义：把分子聚集在一起的作用力叫做分子间作用力（也叫范德华力）。

（1）分子间作用力比化学键弱得多，是一种微弱的相互作用，它主要影响物质的熔、沸点等物理性质，而化学键主要影响物质的化学性质。

（2）分子间作用力主要存在于由分子构成的物质中，如：多数非金属单质、稀有气体、非金属氧化物、酸、氢化物、有机物等。

（3）分子间作用力的范围很小（一般是300-500pm）,只有分子间的距离很小时才有。

（4）一般来说，对于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，物质的熔、沸点越高。如卤素单质： 7．氢键

为什么HF、H2O和NH3的沸点会反常呢？

（1）形成条件：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，与另一个分子的半径较小，非金属性很强的原子Y （N、O、F），在分子间H与Y产生较强的静电吸引，形成氢键

（2）表示方法：X—H…Y—H（X.Y可相同或不同，一般为N、O、F）。

《分子间作用力和氢键》教学设计

江苏省南京市秦淮中学 何西玲 211100

一、教材分析

“分子间作用力和氢键”是人教版化学新教材“必修2”第一章第三节中“科学视野”栏目的教学内容，主要是为了开拓学生视野，拓展知识面，提高学生学习兴趣而设置的。对于此类内容的教学，教师可作机动处理，因而在实际教学中，许多教师把它放弃或只作为学生课后阅读。笔者认为应根据各校学生的实际状况，引导学生结合生活经验，生活实例和已掌握的知识，通过查阅有关资料，真正感悟分子间作用力和氢键的存在及其对物质物理性质的影响，同时要把握好难度，体现新教材的教学要求。这正是新课程改革的精髓所在。

二、教学目标 1．了解分子间作用力的概念及对物质的熔点、沸点等物性的影响。

2．常识性介绍氢键及其对物质性质的影响。

三、重点、难点

分子间作用力、氢键对物质的熔点、沸点等物性的影响

三、教学过程

【提问】Cl2、HCl是以什么键结合的？什么是极性键？什么是非极性键？用电子式表示其形成过程。

【提问】什么是分子？有哪些性质？水蒸气为什么会变成液态，液态水会变成冰？

【讲述】分子间距离缩短，由无规则运动变有规则排列，说明分子间存在着作用力。

【板书】一、分子间作用力

【板书】⒈定义：把分子聚集在一起的作用力叫分子间作用力，又称范德华力

【思考】在一盛有氢气的集气瓶中是否存在分子间作用力？

【板书】⒉由分子构成的物质分子间都存在着作用力,不同物质分子间作用力也不同。

【讲述】如：N2沸点—196℃、O2沸点—183℃，即固态变气态所需能量不同、分子间作用力越大，熔、沸点越高。

【设问】F2、 Cl2、 、Br2、、、I2的熔沸点如何变化？

【板书】⒊对组成相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔沸点越高。

【思考】对于四氟化碳、四氯化碳、四溴化碳、四碘化碳，其熔沸点如何变化？

5、 分子间作用力和氢键

1．分子间作用力

（1）概念：分子间存在一种把分子聚集在一起的作用力，叫做分子间作用力，又称范德华力。

（2）主要特征：①广泛存在于分子之间；②只有分子充分接近时才有分子间的相互作用力，如固体和液体物质中；③分子间作用力远远比化学键弱；④由分子构成的物质，其熔点、沸点、溶解度等物理性质主要有分子间作用力大小决定。

一般来说，对于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，物质的熔、沸点越高。例如：I2＞Br2＞Cl2＞F2；HI＞HBr＞HCl；Ar＞Ne＞He等。

2．氢键

（1）氢键不是化学键，通常把氢键看做是一种较强的分子间作用力。氢键比化学键弱 ，比分子间作用力强 。

（2）分子间形成的氢键会使物质的熔沸点升高。如水的沸点较高，这是由于水分子之间易形成氢键。

（3）分子间形成的氢键对物质的水溶性有影响，如NH3极易溶于水，主要是氨分子与水分子之间易形成氢键。

（4）通常N、O、F这三种元素的氢化物易形成氢键。常见易形成氢键得化合物有H2O、HF、NH3、CH3OH等。

（5）氢键用“X…H”表示。如水分子间的氢键：

由于氢键的存在，液态水或固态水常用(H2O)n表示。

练习11 关于氢键，下列说法正确的是（ ）

A、氢键比分子间作用力强，所以它属于化学键

B、分子间形成的氢键使物质的熔点和沸点升高

C、由于氨与分子间可形成分子间氢键，使氨在水中溶解度增大 D、 H2O是一种非常稳定的化合物，这是由于氢键所致

练习12 下列叙述中正确的是 （ ）

A.同主族金属元素的原子半径越大熔点越高

B.稀有气体原子序数越大沸点越低

C.分子间作用力越弱的分子其沸点越低

D．同周期元素的原子半径越小越易失去电子

高考题

１、CO2、CH、BF3都是非极性分子，HF、H2O、NH3都是极性分子，由此推测ABn型分子是非极性分子的经验规律正确的是（ ）