范德华力和氢键演示教学课件.ppt

1、高淳县湖滨高级中学高二化学备课组高淳县湖滨高级中学高二化学备课组 执教人执教人:徐钰轩徐钰轩共价键共价键极性键极性键非极性键非极性键空间不对称空间不对称极性分子极性分子双原子分子：双原子分子：HCl、NO、IBrV型分子：型分子：H2O、H2S、SO2三角锥形分子：三角锥形分子：NH3、PH3非正四面体：非正四面体：CHCl3非极性分子非极性分子单质分子：单质分子：Cl2、N2、P4、O2直线形分子：直线形分子：CO2、CS2、C2H2正四面体：正四面体：CH4、CCl4、CF4空间对称空间对称复习回顾复习回顾自学自学:科学视野科学视野表面活性剂和细胞膜表面活性剂和细胞膜 我们知道：分子内部原

2、子间存在我们知道：分子内部原子间存在相互作用相互作用化学键，形成或破坏化学键，形成或破坏化学键都伴随着能量变化。化学键都伴随着能量变化。物质三相之间的转化也伴随着能物质三相之间的转化也伴随着能量变化。这说明：量变化。这说明：分子间也存在着分子间也存在着相互作用力。相互作用力。二、范德华力及其对物质性质的影响二、范德华力及其对物质性质的影响1、范德华力：、范德华力：分子之间的相互作用力，分子之间的相互作用力，很弱很弱，比化学键小，比化学键小12个数量级。只能个数量级。只能在很小的范围内存在。在很小的范围内存在。不属于化学键不属于化学键2 2、影响范德华力大小的因素、影响范德华力大小的因素结构相似

3、的分子，结构相似的分子，相对分子质量相对分子质量越大，范德华力越大。如卤素单质越大，范德华力越大。如卤素单质分子极性分子极性越强，范德华力越大越强，范德华力越大 化学键影响物质的化学键影响物质的化学性质（主）化学性质（主）和和物理性质物理性质 范德华力影响物质的范德华力影响物质的物理性质物理性质（熔、沸（熔、沸点及溶解度等）点及溶解度等）分子间范德华力越大，熔沸点越高分子间范德华力越大，熔沸点越高3 3、范德华力对物质性质的影响、范德华力对物质性质的影响壁虎为什么能在天花板土爬行自如壁虎为什么能在天花板土爬行自如?这曾是一个困扰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，壁虎科学家

4、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尺寸的毛。壁虎的足有多大吸力?实验证明，如果在一实验证明，如果在一个分币的面积土布满个分币的面积土布满100万条壁虎足的细毛，可以吊起万条壁虎足的细毛，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。体之间的范德华力。思考？夏天经常见到许多壁虎在墙壁或天花板上爬行，思考？夏天经

5、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？却掉不下来，为什么？将干冰气化，破坏了将干冰气化，破坏了CO2分子晶体的分子晶体的将将CO2气体溶于水，破坏了气体溶于水，破坏了CO2分子的分子的分子间分子间作用力作用力共价键共价键思考：思考：练习：练习：下列变化过程只是克服了范德华力下列变化过程只是克服了范德华力的是（的是（）A A、食盐的熔化、食盐的熔化 B B、水的分解、水的分解 C C、碘单质的升华、碘单质的升华 D D、金属钠的熔化、金属钠的熔化C-150-125-100-75-50-2502550751002345CH4SiH4GeH4SnH4NH3PH3AsH3SbH3HF

6、HClHBrHIH2OH2SH2SeH2Te沸点沸点/周期周期一些氢化物的沸点一些氢化物的沸点.定义：当定义：当氢原子氢原子与与电负性大电负性大的的X X原子以共价键结合时，它们之间的原子以共价键结合时，它们之间的共用电子对强烈地偏向共用电子对强烈地偏向X X，使，使H H几乎几乎成为成为“裸露裸露”的质子，这样相对的质子，这样相对显显正电性的正电性的H H与另一分子中相对显负电与另一分子中相对显负电性的性的X(X(或或Y)Y)中的孤对电子接近并产中的孤对电子接近并产生相互作用生相互作用，这种相互作用称氢键。，这种相互作用称氢键。四、氢键及其对物质性质的影响四、氢键及其对物质性质的影响.表示表

7、示：氢键可以用：氢键可以用XHXHY Y表示。表示。X X和和Y Y可以是同种原子，也可以是不同种原子，可以是同种原子，也可以是不同种原子，但都是但都是电负性较大、半径极小的非金属原电负性较大、半径极小的非金属原子（一般就是、子（一般就是、）。表示式中的）。表示式中的实线表示共价键，虚线表示氢键。实线表示共价键，虚线表示氢键。.氢键的键能一般小于氢键的键能一般小于40kJ/mol40kJ/mol，强强度介于化学键和分子间作用力之间度介于化学键和分子间作用力之间因因此氢键此氢键不属于化学键不属于化学键，而，而属于分子间作属于分子间作用力用力的范畴。的范畴。邻羟基苯甲醛邻羟基苯甲醛(熔点熔点:-7

8、)对羟基苯甲醛对羟基苯甲醛(熔点熔点:115-117).氢键的氢键的存在存在(1)(1)分子间氢键分子间氢键(2)(2)分子内氢键分子内氢键5.5.氢键对物质性质的影响氢键对物质性质的影响：对物质对物质熔沸点熔沸点的影响的影响分子分子间间氢键使物质熔点氢键使物质熔点升高升高分子分子内内氢键使物质熔点氢键使物质熔点降低降低讨论：尿素、醋酸、硝酸是相对分子质量相近讨论：尿素、醋酸、硝酸是相对分子质量相近的三种分子，但这三种物质的熔点和沸点相差的三种分子，但这三种物质的熔点和沸点相差比较大尿素常温下是固体，熔点在比较大尿素常温下是固体，熔点在200以上；以上；醋酸的熔点为醋酸的熔点为16.6，在温度

9、低于，在温度低于16.6时即时即凝结成冰状的固体；常温下硝酸是一种具有挥凝结成冰状的固体；常温下硝酸是一种具有挥发性的液体发性的液体,熔点为熔点为-41.6.根据上述三种物质根据上述三种物质熔、沸点差异较大的事实，分析它们可能含有熔、沸点差异较大的事实，分析它们可能含有的氢键，画出示意图的氢键，画出示意图对物质的溶解性的影响对物质的溶解性的影响讨论讨论:我们在学习化学的过程中还有什么地方能我们在学习化学的过程中还有什么地方能用氢键的知识来解释的？用氢键的知识来解释的？(1)水的特殊物理性质水的特殊物理性质(2)蛋白质结构中存在氢键蛋白质结构中存在氢键(3)核酸核酸DNA中也存在氢键中也存在氢键

10、(4)甲醇易溶于水甲醇易溶于水(5)乙醇与水互溶乙醇与水互溶水的物理性质水的物理性质:讨论水的讨论水的特殊性特殊性：(1)水的熔沸点比较高？水的熔沸点比较高？(2)为什么水结冰后体积膨胀？为什么水结冰后体积膨胀？(3)为什么水在为什么水在4时密度最大？时密度最大？液态水中的氢键液态水中的氢键在水蒸气中水以单个的在水蒸气中水以单个的H20分子形式存在；分子形式存在；在液态水中，经常是几个水分子通过氢键结合在液态水中，经常是几个水分子通过氢键结合起来，形成（起来，形成（H20）n(如上图）；在固态水如上图）；在固态水（冰）中，水分子大范围地以氢键互相联结，（冰）中，水分子大范围地以氢键互相联结，形

11、成相当疏松的晶体，从而在结构中有许多空形成相当疏松的晶体，从而在结构中有许多空隙，造成体积膨胀，密度减小，因此冰能浮在隙，造成体积膨胀，密度减小，因此冰能浮在水面上水面上 随温度升高，同时发生两种相反的过程：一随温度升高，同时发生两种相反的过程：一是冰晶结构小集体受热不断崩溃，缔合分子减少；是冰晶结构小集体受热不断崩溃，缔合分子减少；另一是水分子间距因热运动不断增大另一是水分子间距因热运动不断增大0 044间，间，前者占主导优势，前者占主导优势，4以上，后者占主导优势，以上，后者占主导优势，4时，两者互不相让，导致水的密度最大时，两者互不相让，导致水的密度最大相似相溶相似相溶水和水和甲醇的相互

12、溶解甲醇的相互溶解（深蓝色虚线为氢（深蓝色虚线为氢键）键）蛋白质结构中的氢键蛋白质结构中的氢键 二级结构是指多肽链借助于氢键沿一维方向排列成具有二级结构是指多肽链借助于氢键沿一维方向排列成具有周期性的结构的构象，是多肽链局部的空间结构（构象），周期性的结构的构象，是多肽链局部的空间结构（构象），主要有主要有螺旋、螺旋、折叠、折叠、转角等几种形式，它们是构转角等几种形式，它们是构成蛋白质高级结构的基本要素。成蛋白质高级结构的基本要素。蛋白质的生物学活性和理蛋白质的生物学活性和理化性质主要决定于空间结构的完整化性质主要决定于空间结构的完整 DNA的双螺旋结构的双螺旋结构(碱基配对碱基配对)水孕育生

13、命，水养育人类。人体内水的重量约占水孕育生命，水养育人类。人体内水的重量约占70%70%。人们平常喝的天然水是由许多水分子缔合成的簇。人们平常喝的天然水是由许多水分子缔合成的簇团，参与体内生物化学作用差。人体动脉内的脂质沉积团，参与体内生物化学作用差。人体动脉内的脂质沉积随着年龄增长逐渐增多，血流阻力增大，同时动脉管腔随着年龄增长逐渐增多，血流阻力增大，同时动脉管腔变窄，血流量减少。中老年人可能患动脉粥样硬化症、变窄，血流量减少。中老年人可能患动脉粥样硬化症、高脂血症和高血压症，有的人还伴发血粘度高、血糖高、高脂血症和高血压症，有的人还伴发血粘度高、血糖高、血尿酸高，产生微循环障碍，这些病变，

14、形成心脑血管血尿酸高，产生微循环障碍，这些病变，形成心脑血管病、糖尿病等，促使人体器官功能提前衰减，缩短了人病、糖尿病等，促使人体器官功能提前衰减，缩短了人应享的自然寿命。只有认识水的结构及其变化，了解有应享的自然寿命。只有认识水的结构及其变化，了解有关的医学研究成果，才能领悟喝天然水是产生上述老年关的医学研究成果，才能领悟喝天然水是产生上述老年病的重要原因，人类应企盼饮用小分子水，以祛疾养生，病的重要原因，人类应企盼饮用小分子水，以祛疾养生，益寿延年。益寿延年。拓展视野拓展视野：昆虫靠漩涡在水上行走昆虫靠漩涡在水上行走 水中的氢键很脆弱水中的氢键很脆弱,破坏的快破坏的快,形成的也快形成的也快

15、.总的结总的结果是水分子总是以不稳定的氢键连在一片果是水分子总是以不稳定的氢键连在一片.水的这一特水的这一特性使水有了较强的内聚力和表面能力性使水有了较强的内聚力和表面能力.由于具有较高的由于具有较高的表面能力表面能力,所以昆虫能在水面上行走所以昆虫能在水面上行走.当然也和昆虫本当然也和昆虫本身所具有的结构有关系身所具有的结构有关系.吉林雾凇吉林雾凇冰霜、雪花中的水冰霜、雪花中的水的氢键结构的氢键结构范德华力、氢键和共价键的对比范德华力、氢键和共价键的对比三、氢键及其对物质性质的影响三、氢键及其对物质性质的影响氢键：是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢键：是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子氢原子(如水分子中的氢如水分子中的氢)与另一个分子中电负性很与另一个分子中电负性很强的原子强的原子(如水分子中的氧如水分子中的氧)之间的作用力。之间的作用力。分子间氢键：使物质的熔、沸点升高。分子间氢键：使物质的熔、沸点升高。氢键普遍存在于已经与氢键普遍存在于已经与NN、OO、F F等电负性很大的等电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另外的原子形成共价键的氢原子与另外的NN、OO、F F等电等电负性很大的原子之间。负性很大的原子之间。分子间内氢键：使物质的熔、沸点降低。分子间内氢键：使物质的熔、沸点降低。氢键表示方氢键表示方法：法：XHYXHY。