課題：第三節(jié) 分子的性質(zhì)(2)

授課班級(jí)

課  時(shí)

教

學(xué)

目

的

知識(shí)

與

技能

1.范德華力、氫鍵及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響

2.能舉例說(shuō)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(guò)程

與

方法

1.采用圖表、比較、討論、歸納、綜合的方法進(jìn)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(jià)值觀

增強(qiáng)學(xué)生的歸納總結(jié)能力 對(duì)化學(xué)有進(jìn)一步深入的了解

重 點(diǎn)

分子間作用力、氫鍵及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響

難 點(diǎn)

分子間作用力、氫鍵及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響

知

識(shí)

結(jié)

構(gòu)

與

板

書

設(shè)

計(jì)

三、分子間作用力及其對(duì)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(shí)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(duì)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(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大。

3 分子的極性越強(qiáng)，分子間作用力越大。

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

四、氫鍵及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響

1.氫鍵：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(如水分子中的氫)與另一個(gè)分子中電負(fù)性很強(qiáng)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(duì)物質(zhì)的影響：分子間氫鍵使物質(zhì)熔點(diǎn)升高

分子內(nèi)氫鍵使物質(zhì)熔點(diǎn)降低

教學(xué)過(guò)程

教學(xué)步驟、內(nèi)容

［引入］我們知道，化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是舊鍵的斷裂和新鍵的形成的過(guò)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(diǎn)、溶解性又受什么影響呢？這節(jié)課就讓我們來(lái)主要研究一下物理性質(zhì)的影響因素。

[講]降溫加壓氣體會(huì)液化，降溫液體會(huì)凝固，這一事實(shí)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(wèn)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(jí)。相對(duì)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(duì)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(shí)質(zhì)是分子間的電性引力

［講］從氣體在降低溫度、增大壓強(qiáng)時(shí)能夠凝結(jié)成液態(tài)或固態(tài)(在這個(gè)過(guò)程中，氣體分子間的距離不斷縮小，并由不規(guī)則運(yùn)動(dòng)的混亂狀態(tài)轉(zhuǎn)變成為規(guī)則排列)的事實(shí)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(jí)。相對(duì)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(duì)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(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大。

3 分子的極性越強(qiáng)，分子間作用力越大。

[學(xué)與問(wèn)]怎樣解釋鹵素單質(zhì)從F₂～I(xiàn)₂的熔、沸點(diǎn)越來(lái)越高？

[匯報(bào)]相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大，熔、沸點(diǎn)越來(lái)越高。

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

［投影］

［講］能量遠(yuǎn)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(gè)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(shí)才有相互間的作用力，如固體和液體物質(zhì)中。

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

[講]壁虎為什么能在天花板土爬行自如?這曾是一個(gè)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(wàn)條纖細(xì)的由角蛋白構(gòu)成的納米級(jí)尺寸的毛。壁虎的足有多大吸力?實(shí)驗(yàn)證明，如果在一個(gè)分幣的面積土布滿100萬(wàn)條壁虎足的細(xì)毛，可以吊起20kg重的物體。近年來(lái)，有人用計(jì)算機(jī)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(xì)毛與墻體之間的范德華力。

［投影］

[設(shè)問(wèn)]你是否知道，常見(jiàn)物質(zhì)中，水是熔、沸點(diǎn)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(diǎn)出現(xiàn)反常。

[板書]四、氫鍵及其對(duì)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(fù)性很強(qiáng)的原子形成共價(jià)鍵的氫原子(如水分子中的氫)與另一個(gè)分子中電負(fù)性很強(qiáng)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(fù)性很強(qiáng)的原子形成共價(jià)鍵的氫原子(如水分子中的氫)與另一個(gè)分子中電負(fù)性很強(qiáng)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(qiáng)，H-F鍵的極性很強(qiáng)，共用電子對(duì)強(qiáng)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(gè)半徑很小、帶部分正電荷的H核，與另一個(gè)HF分子帶部分負(fù)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(lái)表示氫鍵，注意三個(gè)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(shí)，氫原子兩邊的X原子和Y原子所屬元素具有很強(qiáng)的電負(fù)性、很小的原子半徑是氫鍵形成的另一個(gè)條件。由于X原子和Y原子具有強(qiáng)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(jī)物分子中含有羥基時(shí)，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(qiáng)了水分子之間的作用力，使水的熔、沸點(diǎn)較高。另外，實(shí)驗(yàn)還證明，接近水的沸點(diǎn)的水蒸氣的相對(duì)分子質(zhì)量測(cè)定值比用化學(xué)式H₂O計(jì)算出來(lái)的相對(duì)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(diǎn)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(lái)的研究證明，氫鍵普遍存在于已經(jīng)與N、O、F等電負(fù)性很大的原子形成共價(jià)鍵的氫原子與另外的N、O、F等電負(fù)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(tuán)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(duì)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(diǎn)低于后者的沸點(diǎn)。

［投影］分子內(nèi)氫鍵和分子間氫鍵

 [強(qiáng)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(wèn)題，為什么水、氟化氫和氨的沸點(diǎn)出現(xiàn)反常。如上圖所示，NH₃、HF和H₂O的沸點(diǎn)反常，分子間形成氫鍵會(huì)使物質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)升高，這是因?yàn)?/span>固體熔化或液體汽化時(shí)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(duì)物質(zhì)的影響：分子間氫鍵使物質(zhì)熔點(diǎn)升高

分子內(nèi)氫鍵使物質(zhì)熔點(diǎn)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(diǎn)比同周期元素中H₂S高。當(dāng)水結(jié)冰時(shí)，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(gè)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(guò)氫鍵結(jié)合起來(lái)，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(duì)水生物生存有重要的意義。

［講］除此之外，接近水的沸點(diǎn)時(shí)，用實(shí)驗(yàn)測(cè)定的水蒸氣的相對(duì)分子質(zhì)量比用化學(xué)式H₂O計(jì)算出來(lái)的相對(duì)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(diǎn)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