課題：第三節(jié) 分子的性質(zhì)(2)

授課班級

課  時

教

學(xué)

目

的

知識

與

技能

1.范德華力、氫鍵及其對物質(zhì)性質(zhì)的影響

2.能舉例說明化學(xué)鍵和分子間作用力的區(qū)別

3.例舉含有氫鍵的物質(zhì)

過程

與

方法

1.采用圖表、比較、討論、歸納、綜合的方法進行教學(xué)

2.培養(yǎng)學(xué)生分析、歸納、綜合的能力

情感

態(tài)度

價值觀

增強學(xué)生的歸納總結(jié)能力 對化學(xué)有進一步深入的了解

重 點

分子間作用力、氫鍵及其對物質(zhì)性質(zhì)的影響

難 點

分子間作用力、氫鍵及其對物質(zhì)性質(zhì)的影響

知

識

結(jié)

構(gòu)

與

板

書

設(shè)

計

三、分子間作用力及其對物質(zhì)的影響

1、分子間作用力

(1) 定義：把分子聚集在一起的作用力叫做分子間作用力，又稱范德華力，其實質(zhì)是分子間的電性引力

(2)大小判斷：

1 影響分子間作用力的主要因素：分子的相對分子質(zhì)量、分子的極性等

2 組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大。

3 分子的極性越強，分子間作用力越大。

2、分子間作用力對物質(zhì)的熔、沸點的影響：范德華力越大，物質(zhì)的熔沸點越高。

四、氫鍵及其對物質(zhì)性質(zhì)的影響

1.氫鍵：是由已經(jīng)與電負性很強的原子形成共價鍵的氫原子(如水分子中的氫)與另一個分子中電負性很強的原子(N、O、F)之間的作用力。

2.氫鍵表示方法：X—H…Y。

3.氫鍵的形成條件

4.氫鍵的類型：分子間氫鍵、分子間內(nèi)氫鍵

5.氫鍵對物質(zhì)的影響：分子間氫鍵使物質(zhì)熔點升高

分子內(nèi)氫鍵使物質(zhì)熔點降低

教學(xué)過程

教學(xué)步驟、內(nèi)容

［引入］我們知道，化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)是舊鍵的斷裂和新鍵的形成的過程，化學(xué)鍵主要影響了化學(xué)性質(zhì)，那么，物質(zhì)的溶沸點、溶解性又受什么影響呢？這節(jié)課就讓我們來主要研究一下物理性質(zhì)的影響因素。

[講]降溫加壓氣體會液化，降溫液體會凝固，這一事實表明，分子之間存在著相互作用力。范德華(vandcrWaRls)是最早研究分子間普遍存在作用力的科學(xué)家，因而把這類分子問作用力稱為范德華力。范德華力很弱，約比化學(xué)鍵能小l一2數(shù)量級。相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大；分子的極性越大，范德華力也越大。

[板書]三、分子間作用力及其對物質(zhì)的影響

1.分子間作用力

(1) 定義：把分子聚集在一起的作用力叫做分子間作用力，又稱范德華力，其實質(zhì)是分子間的電性引力

［講］從氣體在降低溫度、增大壓強時能夠凝結(jié)成液態(tài)或固態(tài)(在這個過程中，氣體分子間的距離不斷縮小，并由不規(guī)則運動的混亂狀態(tài)轉(zhuǎn)變成為規(guī)則排列)的事實可以證明分子存在著相互作用。

[投影]

[講]范德華力：分子之間存在著相互作用力。范德華力很弱，約比化學(xué)鍵能小l一2數(shù)量級。相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大；分子的極性越大，范德華力也越大。

[板書](2)大小判斷：

1 影響分子間作用力的主要因素：分子的相對分子質(zhì)量、分子的極性等

2 組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大。

3 分子的極性越強，分子間作用力越大。

[學(xué)與問]怎樣解釋鹵素單質(zhì)從F₂～I₂的熔、沸點越來越高？

[匯報]相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大，熔、沸點越來越高。

[板書]2.分子間作用力對物質(zhì)的熔、沸點的影響：范德華力越大，物質(zhì)的熔沸點越高。

［投影］

［講］能量遠小于化學(xué)鍵能，分子間作用力一般只有每摩爾幾千焦至幾十千焦，比化學(xué)能小1-2個數(shù)量極，分子間作用力主要影響分子晶體類型物質(zhì)的物理性質(zhì)，而化學(xué)鍵主要影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。存在于分子之間，且分子間充分接近時才有相互間的作用力，如固體和液體物質(zhì)中。

[問]夏天經(jīng)常見到許多壁虎在墻壁或天花板上爬行，卻掉不下來，為什么？

[講]壁虎為什么能在天花板土爬行自如?這曾是一個困擾科學(xué)家一百多年的謎。用電子顯微鏡可觀察到，壁虎的四足覆蓋著幾十萬條纖細的由角蛋白構(gòu)成的納米級尺寸的毛。壁虎的足有多大吸力?實驗證明，如果在一個分幣的面積土布滿100萬條壁虎足的細毛，可以吊起20kg重的物體。近年來，有人用計算機模擬，證明壁虎的足與墻體之間的作用力在本質(zhì)上是它的細毛與墻體之間的范德華力。

［投影］

[設(shè)問]你是否知道，常見物質(zhì)中，水是熔、沸點較高的液體之一?你是否知道，冰的密度比液態(tài)的水小?

［投影］為什么水、氟化氫和氨的沸點出現(xiàn)反常。

[板書]四、氫鍵及其對物質(zhì)性質(zhì)的影響

[講]為了解釋水的這些奇特性質(zhì)，人們提出了氫鍵的概念。氫鍵是除范德華力外的另一種分子間作用力，它是由已經(jīng)與電負性很強的原子形成共價鍵的氫原子(如水分子中的氫)與另一個分子中電負性很強的原子(如水分子中的氧)之間的作用力。

[板書] 1.氫鍵：是由已經(jīng)與電負性很強的原子形成共價鍵的氫原子(如水分子中的氫)與另一個分子中電負性很強的原子(N、O、F)之間的作用力。

[講]以HF為例，在HF分子中，由于F原子吸引電子的能力很強，H-F鍵的極性很強，共用電子對強烈地偏向F原子，亦即H原子的電子云被F原子吸引，使H原子幾乎成為“裸露”為質(zhì)子。這個半徑很小、帶部分正電荷的H核，與另一個HF分子帶部分負電荷的F原子相互吸引。這種靜電吸引作用就是氫鍵。

［講］氫鍵不是化學(xué)鍵，為了與化學(xué)鍵相區(qū)別，在下圖中用“…”來表示氫鍵，注意三個原子要在同一條直線上。

［板書］2、氫鍵表示方法：X—H…Y。

［投影］

［講］在用X-H…Y表示的氫鍵中，氫原子位于其間是氫鍵形成的最重要條件之一，同時，氫原子兩邊的X原子和Y原子所屬元素具有很強的電負性、很小的原子半徑是氫鍵形成的另一個條件。由于X原子和Y原子具有強烈吸引電子的作用，氫鍵才能存在。這類原子應(yīng)該是位于元素周期表的右上角元素的原子，主要是氮原子、氧原子和氟原子。有機物分子中含有羥基時，通常能形成氫鍵。

［板書］3、氫鍵的形成條件

［投影］

［講］由于氫鍵的存在，大大加強了水分子之間的作用力，使水的熔、沸點較高。另外，實驗還證明，接近水的沸點的水蒸氣的相對分子質(zhì)量測定值比用化學(xué)式H₂O計算出來的相對分子質(zhì)量大一些。用氫鍵能夠解釋這種異常性：接近水的沸點的水蒸氣中存在相當(dāng)量的水分子因氫鍵而相互“締合”，形成所謂“締合分子”。后來的研究證明，氫鍵普遍存在于已經(jīng)與N、O、F等電負性很大的原子形成共價鍵的氫原子與另外的N、O、F等電負性很大的原子之間。例如，不僅氟化氫分子之間以及氨分子之間存在氫鍵，而且它們跟水分子之間也存在氫鍵。

[板書]4.氫鍵的類型：分子間氫鍵、分子間內(nèi)氫鍵

［講］氫鍵既可以存在于分子之間，也可存在于分子內(nèi)部的原子團之間。如鄰羥基苯甲醛在分子內(nèi)形成了氫鍵，在分子之間不存在氫鍵，對羥基苯甲醛不可能形成分子內(nèi)氫鍵，只能在分子間形成氫鍵，因而，前者的沸點低于后者的沸點。

［投影］分子內(nèi)氫鍵和分子間氫鍵

 [強調(diào)]盡管人們把氫鍵也稱作“鍵”，但與化學(xué)鍵比較，氫鍵屬于一種較弱的作用力，其大小介于范德華力和化學(xué)鍵之間，約為化學(xué)鍵的十分之幾，不屬于化學(xué)鍵。

［講］下面，讓我們回到之前的問題，為什么水、氟化氫和氨的沸點出現(xiàn)反常。如上圖所示，NH₃、HF和H₂O的沸點反常，分子間形成氫鍵會使物質(zhì)的熔點和沸點升高，這是因為固體熔化或液體汽化時必須破壞分子間的氫鍵，從而需要消耗較多能量的緣故。

[板書]5、氫鍵對物質(zhì)的影響：分子間氫鍵使物質(zhì)熔點升高

分子內(nèi)氫鍵使物質(zhì)熔點降低

［講］以水為例，由于水分子間形成的氫鍵，增大了水分子間的作用，使水的熔沸點比同周期元素中H₂S高。當(dāng)水結(jié)冰時，體積膨脹，密度減小。這些反應(yīng)的性質(zhì)均與氫鍵有關(guān)。

［投影］

［講］在水蒸氣中水以單個H₂O 分子形式存在；在液態(tài)水中，經(jīng)常是幾個水分子通過氫鍵結(jié)合起來，形成(H₂O)n；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，密度減少，因此冰能浮在水面上。水的這種性質(zhì)對水生物生存有重要的意義。

［講］除此之外，接近水的沸點時，用實驗測定的水蒸氣的相對分子質(zhì)量比用化學(xué)式H₂O計算出來的相對分子質(zhì)量大一些。這也是由于氫鍵的存在使接近水的沸點的水蒸氣中存在相當(dāng)量的水分子相互“締合”，形成了一些“締合原子”的原因。

[閱讀]資料卡片及科學(xué)視野：生物大分子中的氫鍵。

 [投影小結(jié)]分子間作用力與氫鍵的比較