
水分子中氫氧原子之間存在相互作用,那么水分子之間呢?為什么水較容易氣化(100℃)而水卻很難分解( 1000℃也僅有極少量分解 )?Cl2、Br2、I2單質(zhì)都是由分子組成的物質(zhì),而它們的物態(tài)卻是不相同的,這說明什么?
二、范德華力及其對物質(zhì)性質(zhì)的影響
1. 定義:把分子聚集在一起的作用力稱范德華力。
2. 特點(diǎn):范德華力 ,約比化學(xué)鍵能 。
3. 影響范德華力大小的因素
(1)結(jié)構(gòu) 的分子,相對分子質(zhì)量越 ,范德華力越 ,熔、沸點(diǎn)越 。
四鹵化碳的熔沸點(diǎn)與相對分子質(zhì)量的關(guān)系
(2)相對分子質(zhì)量 或 時(shí),分子的極性越 ,范德華力越 ,熔、沸點(diǎn)越 。
4. 分子間的范德華力有以下幾個(gè)特征:
(1)作用力的范圍很小(氣態(tài)時(shí)可忽略)(2)很弱,約比化學(xué)鍵能小1~2個(gè)數(shù)量級, 大約只有幾到幾十 KJ·ml-1。(3)影響物質(zhì)的物理性質(zhì),如熔沸點(diǎn)等。 (4)相對分子質(zhì)量越大,范德華力越大;分子 的極性越大,范德華力越大
(1)將干冰氣化,破壞了CO2分子晶體的 。
(2)將CO2氣體溶于水,破壞了CO2分子 。
(3)解釋CCl4(液體)CH4及CF4是氣體, CI4是固體的原因。
它們均是正四面體結(jié)構(gòu),它們分子間范德華力隨相對分子質(zhì)量增大而增大,相對分子質(zhì)量越大,范德華力越大。
范德華力大小: CI4> CCl4 >CF4 >CH4
非金屬元素的氫化物在固態(tài)時(shí)是分子晶體,其熔沸點(diǎn)與其分子量有關(guān).對于同一主族非金屬元素而言,從上到下,分子量逐漸增大,熔沸點(diǎn)應(yīng)逐漸升高.而HF、H2O、NH3卻出現(xiàn)反常,為什么?
說明在HF、H2O、NH3分子間還存在除范德華力之外的其他作用.這種作用就是氫鍵.
三、氫鍵及其對物質(zhì)性質(zhì)的影響
1. 氫鍵概念:氫鍵是一種特殊的分子間作用力,它是由已經(jīng)與電負(fù)性很強(qiáng)的原子形成共 價(jià)鍵的氫原子與另一分子中電負(fù)性很強(qiáng)的原子之間的作用力.
例如: 在HF中 F 的電負(fù)性相當(dāng)大, 電子對強(qiáng)烈地偏向 F, 而 H 幾乎成了質(zhì)子(H+), 這種 H 與另一個(gè)HF分子中電負(fù)性相當(dāng)大、半徑小的F相互接近時(shí), 產(chǎn)生一種特殊的分子間力 —— 氫鍵.
不屬于化學(xué)鍵(2)一般表示為: X—H----Y(其中X、Y為F、O、N) 表示式中的實(shí)線表示共價(jià)鍵,虛線表示氫鍵。 (3)形成的兩個(gè)條件: ①與電負(fù)性大且半徑小的原子(F, O, N)相連的 H ;② 在附近有電負(fù)性大, 半徑小的原子(F, O, N).
氫鍵普遍存在于已經(jīng)與N、O、F形成共價(jià)鍵的氫原子與另外的N、O、F原子之間。
如:HF、H2O、NH3 相互之間
C2H5OH、CH3COOH、H2O相互之間
某些物質(zhì)在分子內(nèi)也可形成氫鍵,例如當(dāng)苯酚在鄰位上有—CHO、—COOH、—OH和—NO2時(shí),可形成分子內(nèi)的氫鍵,組成“螯合環(huán)”的特殊結(jié)構(gòu).
(2)分子內(nèi)氫鍵:
例如 (1)分子間氫鍵:
3. 氫鍵鍵能大小范圍
氫鍵介于范德華力和化學(xué)鍵之間,是一種較弱的作用力。
氫鍵強(qiáng)弱與X和Y的吸引電子的能力有關(guān),即與X和Y的電負(fù)性有關(guān).它們的吸引電子能力越強(qiáng)(即電負(fù)性越大),則氫鍵越強(qiáng),如F原子得電子能力最強(qiáng),因而F-H…F是最強(qiáng)的氫鍵; 原子吸引電子能力不同,所以氫鍵強(qiáng)弱變化順序?yàn)椋? F-H…F > O-H…O > O-H…N > N-H…N C原子吸引電子能力較弱,一般不形成氫鍵。
(1)分子間氫鍵使物質(zhì)熔沸點(diǎn)升高(2)分子內(nèi)氫鍵使物質(zhì)熔沸點(diǎn)降低(3)物質(zhì)的溶解性
5. 氫鍵對物質(zhì)物理性質(zhì)的影響:
思考:NH3為什么極易溶于水?NH3溶于水是形成 N-H…O還是形成O-H…N?
NH3溶于水形成氫鍵示意圖如右,正是這樣,NH3溶于水溶液呈堿性
我們在學(xué)習(xí)化學(xué)的過程中還有什么地方能用氫鍵的知識來解釋的?
(1)醇比含有相同碳原子的烴熔沸點(diǎn)高(2)低級醇易溶于水(3)HF酸是弱酸
討論水的特殊性:(1)水的熔沸點(diǎn)比較高?(2)為什么水結(jié)冰后體積膨脹?(3)為什么水在4℃時(shí)密度最大?
在水蒸氣中水以單個(gè)的H2O分子形式存在;在液態(tài)水中,經(jīng)常是幾個(gè)水分子通過氫鍵結(jié)合起來,形成(H2O)n(如上圖);在固態(tài)水(冰)中,水分子大范圍地以氫鍵互相聯(lián)結(jié),形成相當(dāng)疏松的晶體,從而在結(jié)構(gòu)中有許多空隙,造成體積膨脹,密度減小,因此冰能浮在水面上.
隨溫度升高,同時(shí)發(fā)生兩種相反的過程:一是冰晶結(jié)構(gòu)小集體受熱不斷崩潰,締合分子減少;另一是水分子間距因熱運(yùn)動不斷增大.0~4℃間,前者占優(yōu)勢, 4℃以上,后者占優(yōu)勢, 4℃時(shí),兩者互不相讓,招致水的密度最大.
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