化学选修3第三节.ppt

第三节 分子的性质,(第一课时),三、氢键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,一、键的极性和分子的极性,第三节 分子的性质,四、溶解性,目 录,①键的极性和分子的极性的判断,②分子的极性与性质的关系,①范德华力与相对分子质量的关系,②范德华力及其对物质性质的影响,①相似相溶原理,②氢键与溶解性,①手性、手性碳原子,六、无机含氧酸分子的酸性,五、手性,②手性分子,①同种元素的含氧酸化合价越高，酸性越强,②非羟基氧n值越大，含氧酸的酸性越强,,知识回顾,问题1、写出H2、O2、N2、HCl、CO2、H2O的电子式和结构式问题2、共用电子对在两原子周围出现的机会是否相同？即共用电子对是否偏移?,电子式,结构式,电子式,结构式,,极性共价键 非极性共价键,一.键的极性和分子的极性,1.键的极性,HCl,Cl2,2、共用电子对是否有偏向或偏离是由什么因素引起的呢?,这是由于原子对共用电子对的吸引力不同造成的即键合原子的电负性不同造成的1、键的极性的判断依据是什么？,共用电子对是否有偏向或偏离,思 考,,共用电子对有偏向（电荷分布不均匀）,共用电子对无偏向（电荷分布均匀）,非极性键,极性键,,,3、判断方法：,,（1）同种非金属元素的原子间形成的共价键是非极性键。

2）不同种非金属元素的原子间形成的共价键是极性键练习：指出下列微粒中的共价键类型,1、O2 2 、CH4 3 、CO2 4、 H2O2 5 、O22- 6 、OH-,非极性键,,,极性键,,极性键,,(H-O-O-H),极性键 非极性键,,非极性键,极性键,,根据电荷分布是否均匀，共价键有极性、非极性之分，以共价键结合的分子是否也有极性、非极性之分呢？,分子的极性又是根据什么来判定呢？,非极性分子：,电荷分布均匀对称的分子,极性分子：,电荷分布不均匀不对称的分子,2.分子的极性,非极性分子：①②③⑦⑧,极性分子：④⑤⑥⑨,,,共用电子对,,,,HCl分子中，共用电子对偏向Cl原子，∴Cl原子一端相对地显负电性，H原子一端相对地显正电性，整个分子的电荷分布不均匀，∴为极性分子,δ+,δ-,∴以极性键结合的双原子分子为极性分子,看正电中心和负电中心是否重合,（2）化学键的极性的向量和是否等于零,（1）看键的极性，也看分子的空间构型,,判断方法：,,,Cl2分子中，共用电子对不偏向，Cl原子都不显电性，为非极性分子∴以非极性键结合的分子均为非极性分子,含有极性键的分子一定是极性分子吗？,分析方法：从力的角度分析,在ABn分子中，A-B键看作AB原子间的相互作用力，根据中心原子A所受合力是否为零来判断，F合=0，为非极性分子（极性抵消）， F合≠0，为极性分子（极性不抵消）,思考,C=O键是极性键，但从分子总体而言CO2是直线型分子，两个C=O键是对称排列的，两键的极性互相抵消（ F合=0），∴整个分子没有极性，电荷分布均匀，是非极性分子,,,,180º,,,F1,F2,F合=0,,,,104º30＇,,,,F1,F2,F合≠0,O-H键是极性键，共用电子对偏O原子，由于分子是V型构型，两个O-H键的极性不能抵消（ F合≠0），∴整个分子电荷分布不均匀，是极性分子,,BF3：,,NH3：,,,120º,,107º18',,三角锥形, 不对称，键的极性不能抵消，是极性分子,,,,F1,F2,F3,,,,F’,平面三角形，对称，键的极性互相抵消（ F合=0） ，是非极性分子,,,109º28',正四面体型 ，对称结构，C-H键的极性互相抵消（ F合=0） ，是非极性分子,判断ABn型分子极性的方法：,1.若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素原子的最外层电子数，则为非极性分子，若不等则为极性分子。

2.根据含键的类型和分子的空间构型判断：当ABn型分子的空间构型是空间对称结构时，由于分子的正负电荷中心重合，故为非极性分子，如：CO2、BF3、CH4，当分子的空间构型不是空间对称结构时，一般为极性分子，如：H2O、NH3共价键,,极性键,非极性键,,空间不对称,,极性分子,,双原子分子：HCl、NO、IBr V型分子：H2O、H2S、SO2 三角锥形分子：NH3、PH3 非正四面体：CHCl3,非极性分子,,单质分子：Cl2、N2、P4、O2 直线形分子：CO2、CS2、C2H2 正四面体：CH4、CCl4、CF4,,空间对称,1、常见分子的构型及分子的极性,双原子分子,H2、Cl2 无 无 直线型 非极性,HCl 有 无 直线型 极性,H2O 有 104º30' V型 极性,CO2 有 180º 直线型 非极性,三原子分子,四原子分子,NH3 有 107º18' 三角锥型 极性,BF3 有 120º 平面三角形 非极性,CH4 有 109º28 ' 正四面体型 非极性,五原子,分子的极性,分子的空间结构,键角,键的极性,,一、键的极性和分子的极性,什么事实可证明H2O中确实存在极性？,演示实验,[练习],判断下列分子是极性分子还是非极性分子：,PCl3、CCl4、CS2、SO2,,非极性分子,思考：,表面活性剂和细胞膜,,,科学视野,细胞和细胞膜的双分子膜,表面活性剂的单分子膜,1、什么是表面活性剂？亲水基团？疏水基团？肥皂和洗涤剂的去污原理是什么？,2、什么是单分子膜？双分子膜？举例说明。

3、为什么双分子膜以头向外而尾向内的方式排列?,科学视野,一类有机分子一端有极性(亲水基团)，另一端非极性(疏水基团),表面活性剂分散在水表面形成一层疏水基团朝空气的单分子层细胞和细胞膜是双分子膜，由大量两性分子组装而成,由于细胞膜的两侧是水溶液，而两性分子膜的头基是极性基团、尾基是非极性基团,03:13,第三节 分子的性质,(第二课时),思考：,水分子中氢氧原子之间存在相互作用，那么水分子之间呢？ 为什么水较容易气化（100℃）而水却很难分解（ 1000℃也仅有极少量分解 ）？ Cl2、Br2、I2单质都是由分子组成的物质，而它们的物态却是不相同的，这说明什么？,,把分子聚集在一起的作用力,又称范德华力,相邻原子之间,作用力强烈,影响物质的化学性质和物理性质,分子之间,作用力微弱,影响物质的物理性质（熔、沸点及溶解度等）,二.范德华力及其对物质性质的影响,干 冰,①.范德华力大小,,范德华力很弱，约比化学键能小1-2数量级,,②.范德华力与相对分子质量的关系,结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大,③.范德华力与分子的极性的关系,相对分子质量相同或相近时，分子的极性越大，范德华力越大,④.范德华力对物质熔沸点的影响,结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越 大 ，熔、沸点越高。

分子间的范德华力有以下几个特征：,（1）作用力的范围很小（气态时可忽略） （2）很弱，约比化学键能小1～2个数量级，大约只有几到几十 KJ·mol-1 （3）影响物质的物理性质，如熔沸点等 （4）结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大；分子的极性越大，范德华力越大,,将干冰气化，破坏了CO2分子晶体的—————,将CO2气体溶于水，破坏了CO2分子的————,分子间作用力,共价键,思考：,,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科学视野,练习： 下列变化过程只是克服了范德华力的是（ ） A、食盐的熔化 B、水的分解 C、碘单质的升华 D、金属钠的熔化,C,非金属元素的氢化物在固态时是分子晶体，其熔沸点与其分子量有关．对于同一主族非金属元素而言，从上到下，分子量逐渐增大，熔沸点应逐渐升高．而HF、H2O、NH3却出现反常，为什么？,说明在HF、H2O、NH3分子间还存在除范德华力之外的其他作用．这种作用就是氢键．,,三.氢键及其对物质性质的影响,1. 概念：氢键是一种特殊的分子间作用力，它是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一分子中电负性很强的原子之间的作用力.,例如： 在HF中 F 的电负性相当大, 电子对强烈地偏向 F, 而 H 几乎成了质子(H+), 这种 H 与另一个HF分子中电负性相当大、半径小的F相互接近时, 产生一种特殊的分子间力 —— 氢键.,不属于化学键 (2)一般表示为: X—H----Y（其中X、Y为F、O、N） 表示式中的实线表示共价键，虚线表示氢键。

(3)形成的两个条件: ①与电负性大且半径小的原子(F, O, N)相连的 H ; ② 在附近有电负性大, 半径小的原子(F, O, N).,,,,,,甲醇,2.氢键的存在,①分子间氢键,氢键普遍存在于已经与N、O、F形成共价键的氢原子与另外的N、O、F原子之间如：HF、H2O、NH3 相互之间,C2H5OH、CH3COOH、H2O相互之间,②分子内氢键某些物质在分子内也可形成氢键，例如当苯酚在邻位上有—CHO、—COOH、—OH和—NO2时，可形成分子内的氢键，组成“螯合环”的特殊结构.,(2)分子内氢键：,例如 (1)分子间氢键：,3. 氢键键能大小范围,氢键介于范德华力和化学键之间,是一种较弱的作用力氢键强弱与X和Y的吸引电子的能力有关，即与X和Y的电负性有关.它们的吸引电子能力越强(即电负性越大)，则氢键越强，如F原子得电子能力最强，因而F-H…F是最强的氢键; 原子吸引电子能力不同，所以氢键强弱变化顺序为：F-H…F > O-H…O > O-H…N > N-H…N C原子吸引电子能力较弱，一般不形成氢键4. 氢键强弱,极性溶剂里，溶质分子与溶剂分子间的氢键使溶质溶解度增大，而当溶质分子形成分子间氢键使使溶质溶解度减小。

①.分子间氢键使物质熔沸点升高,5. 物质物理性质的影响：,思考：NH3为什么极易溶于水？NH3溶于水是形成 N-H…Ｏ还是形成O-H…N?,NH3溶于水形成氢键示意图如右,正是这样，NH3溶于水溶液呈碱性,②.分子内氢键使物质熔沸点降低,③.物质的溶解性,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？,(1)醇比含有相同碳原子的烃熔沸点高 (2)低级醇易溶于水 (3)HF酸是弱酸,6. 氢键的应用,……,讨论水的特殊性： (1)水的熔沸点比较高？ (2)为什么水结冰后体积膨胀？ (3)为什么水在4℃时密度最大？,液态水中的氢键,,在水蒸气中水以单个的H2O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起来，形成（H2O）n(如上图）；在固态水（冰）中，水分子大范围地以氢键互相联结，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，因此冰能浮在水面上．,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；另一是水分子间距因热运动不断增大．0～4℃间，前者占优势， 4℃以上，后者占优势， 4℃时，两者互不相让，招致水的密度最大．,吉林雾凇,,雾凇是一种附着于地面物体(如树枝、电线)迎风面上的白色或乳白色不透明冰层。

它也是由过冷水滴凝结而成不过，这些过冷水滴不是从天上掉下来的，而是浮在气流中由风携带来的这种水滴要比形成雨凇的雨滴小许多，称为雾滴，实际上，也就是组成云的水滴当它们撞击物体表面后，会迅速冻结由于雾凇中雾滴与雾滴间空隙很多，因此雾凇呈完全不透明的白色雾凇轻盈洁白，附着在树木物体上，宛如琼树银花，清秀雅致，这就是树挂(又称雪挂)。