分子間作用力與氫鍵課程目標(biāo)1了解概念掌握分子間作用力的基本定義2氫鍵特點(diǎn)理解氫鍵的形成條件和特性性質(zhì)影響分子間作用力概述聚集作用將分子聚集在一起的力范德華力分子間作用力的另一稱呼基本特性維持物質(zhì)存在的重要力量分子間作用力的本質(zhì)電性引力源于分子間電荷分布不均相對強(qiáng)度比化學(xué)鍵弱得多作用方式無方向性的吸引力分子間作用力的存在范圍分子物質(zhì)由分子構(gòu)成的一切物質(zhì)中存在稀有氣體單原子分子間也存在微弱力普遍性是自然界基本作用力之一分子間作用力的大小影響因素分子質(zhì)量相對分子質(zhì)量增大，力增強(qiáng)分子極性極性增強(qiáng)，作用力增大分子結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)決定電荷分布相對分子質(zhì)量與分子間作用力1F?最小2Cl?較小3Br?較大4I?最大分子極性與分子間作用力電荷分布電荷分布不均勻形成極性1偶極力極性分子間產(chǎn)生偶極作用2力增強(qiáng)極性大，作用力強(qiáng)3實(shí)例H?O比CH?作用力大4分子間作用力對物質(zhì)性質(zhì)的影響1溶解度影響溶解行為2沸點(diǎn)決定液體轉(zhuǎn)氣相溫度3熔點(diǎn)影響固液相變溫度分子間作用力與熔點(diǎn)分子間作用力與沸點(diǎn)分子間作用力與溶解度相似相溶極性相近物質(zhì)易互溶"隔"字規(guī)則極性差異大難溶解能量角度溶解需克服分子間力氫鍵概述特殊作用力一種特殊的分子間作用力強(qiáng)度特點(diǎn)強(qiáng)于范德華力，弱于化學(xué)鍵重要性對物質(zhì)性質(zhì)影響顯著氫鍵的形成條件H與電負(fù)性原子H原子與F、O、N形成共價(jià)鍵電荷分布H原子帶部分正電荷受體原子另一電負(fù)性原子作受體氫鍵的表示方法標(biāo)準(zhǔn)表示X-H···Y元素限制X、Y為F、O、N點(diǎn)線表示點(diǎn)線表示氫鍵氫鍵的特征方向性具有明確空間取向飽和性形成數(shù)量有限強(qiáng)度8-40kJ/mol，強(qiáng)于范德華力氫鍵的方向性1線性排列X-H···Y盡量直線排列2能量最優(yōu)直線排列靜電引力最大3角度影響偏離直線降低鍵能氫鍵的飽和性一對一X-H只與一個(gè)Y形成氫鍵1數(shù)量限制一個(gè)H只能形成一個(gè)氫鍵2網(wǎng)絡(luò)形成多分子形成氫鍵網(wǎng)絡(luò)3氫鍵的類型1分子間氫鍵不同分子間形成2分子內(nèi)氫鍵同一分子內(nèi)部形成3區(qū)別影響對物質(zhì)性質(zhì)影響不同分子間氫鍵定義不同分子之間形成的氫鍵典型例子水分子間氫鍵影響提高熔沸點(diǎn)、改變?nèi)芙庑运肿娱g氫鍵示意圖分子內(nèi)氫鍵定義分子內(nèi)部形成的氫鍵分子構(gòu)型需要特定空間結(jié)構(gòu)性質(zhì)影響改變分子形狀和活性鄰羥基苯甲醛分子內(nèi)氫鍵示意圖分子結(jié)構(gòu)鄰位羥基與醛基形成氫鍵空間構(gòu)型形成穩(wěn)定的六元環(huán)結(jié)構(gòu)電子密度氫鍵處電子云密度變化氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響1汽化熱增大蒸發(fā)所需能量2溶解度影響極性溶劑溶解能力3沸點(diǎn)顯著提高沸點(diǎn)4熔點(diǎn)提高熔化溫度氫鍵與熔點(diǎn)氫鍵與沸點(diǎn)1沸點(diǎn)異常氫鍵物質(zhì)沸點(diǎn)顯著升高2能量需求斷裂氫鍵需額外能量3規(guī)律打破氫鍵打破常規(guī)沸點(diǎn)規(guī)律氫化物沸點(diǎn)變化趨勢圖氫鍵與溶解度溶解增強(qiáng)氫鍵促進(jìn)極性物質(zhì)互溶實(shí)例乙醇與水互溶生物意義生物大分子溶解關(guān)鍵氫鍵與汽化熱高汽化熱氫鍵提高汽化能量需求水的特例水汽化熱異常高溫度調(diào)節(jié)高汽化熱有利調(diào)節(jié)溫度水的特殊性質(zhì)高沸點(diǎn)100°C，顯著高于同族高比熱容4.2J/(g·℃)，極高高表面張力72.8mN/m，液體中最高水的高沸點(diǎn)100°C沸點(diǎn)遠(yuǎn)高于同族物質(zhì)-33°CNH?沸點(diǎn)相似分子量物質(zhì)-85°CH?S沸點(diǎn)同主族氫化物水的高比熱容水的高表面張力1成因水分子間氫鍵強(qiáng)度大2表現(xiàn)形成水滴、水膜3應(yīng)用毛細(xì)現(xiàn)象、浮力冰的結(jié)構(gòu)六方晶系形成六邊形晶格結(jié)構(gòu)開放結(jié)構(gòu)含有大量空隙氫鍵網(wǎng)絡(luò)由氫鍵連接分子冰的密度小于水的原因六方結(jié)構(gòu)形成規(guī)則六邊形排列空隙大結(jié)構(gòu)中包含大量空間浮力現(xiàn)象密度小導(dǎo)致冰漂浮水的相變過程1固態(tài)規(guī)則六方氫鍵網(wǎng)絡(luò)2液態(tài)部分氫鍵斷裂3氣態(tài)氫鍵幾乎完全斷裂氫鍵在生物大分子中的作用DNA結(jié)構(gòu)維持堿基配對蛋白質(zhì)折疊形成二級結(jié)構(gòu)酶活性影響活性中心構(gòu)型DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中的氫鍵蛋白質(zhì)α-螺旋結(jié)構(gòu)中的氫鍵螺旋穩(wěn)定肽鍵C=O與N-H形成氫鍵規(guī)則排列每3.6個(gè)氨基酸一圈生物功能決定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)氫鍵與沸點(diǎn)異常氫鍵與溶解度異常互溶現(xiàn)象乙醇水互溶1氫鍵形成OH與H?O間氫鍵2部分溶解乙醚水部分互溶3極性差異非極性基團(tuán)阻礙溶解4分子間作用力的應(yīng)用色譜分離利用作用力差異分離物質(zhì)吸附作用固體表面吸附氣體分子表面活性潤濕、清潔等日常應(yīng)用色譜分離原理1樣品注入混合物進(jìn)入色譜柱2相互作用組分與固定相作用力不同3分離洗脫組分按強(qiáng)弱順序分離吸附作用應(yīng)用活性炭吸附有害氣體硅膠吸附水分子過濾器凈化空氣水質(zhì)范德華力與分子晶體定義由范德華力維系的晶體鍵能結(jié)合能較低物理性質(zhì)熔點(diǎn)低、硬度小常見分子晶體冰水分子形成的晶體干冰CO?固態(tài)形式碘晶體紫色I(xiàn)?晶體分子晶體的性質(zhì)1硬度軟，易被劃傷2揮發(fā)性容易升華或熔化3導(dǎo)電性不導(dǎo)電，無自由電子4溶解性多溶于非極性溶劑分子晶體與離子晶體的區(qū)別性質(zhì)分子晶體離子晶體熔點(diǎn)低高硬度軟硬導(dǎo)電性不導(dǎo)電熔融導(dǎo)電溶解性非極性溶劑極性溶劑分子間作用力與相變固態(tài)分子規(guī)則排列1熔化部分分子間力減弱2液態(tài)分子自由度增加3沸騰分子間力幾乎完全克服4氣態(tài)分子自由運(yùn)動(dòng)5熔化過程中的能量變化沸騰過程中的能量變化能量吸收液體吸收熱量分子劇烈振動(dòng)克服分子間力分子逸出液體表面分子逃離分子間作用力與表面張力72.8水表面張力mN/m，20℃22.3乙醇表面張力mN/m，20℃484水銀表面張力mN/m，最高表面張力的應(yīng)用1水黽漂浮利用水表面張力行走2溫度計(jì)水銀柱維持形狀3露珠形成水滴呈球形分子間作用力與粘滯性定義液體內(nèi)部分子間摩擦力影響因素分子間作用力強(qiáng)度溫度關(guān)系溫度升高粘度降低粘滯性的應(yīng)用潤滑油減少機(jī)械摩擦蜂蜜高粘度食品血液流動(dòng)維持健康循環(huán)分子間作用力與毛細(xì)現(xiàn)象定義液體在細(xì)管中自發(fā)上升表面張力液體分子互相吸引潤濕性液體與管壁相互作用毛細(xì)現(xiàn)象的應(yīng)用植物吸水根系到葉片水分輸送毛細(xì)管色譜實(shí)驗(yàn)室分離技術(shù)紙巾吸水日常生活應(yīng)用墨水書寫墨水在紙上擴(kuò)散總結(jié)：分子間作用力的重要性1生命過程生物大分子結(jié)構(gòu)維持2材料特性決定物質(zhì)狀態(tài)與性質(zhì)