化学：《分子的性质》课件(新人教版选修3).ppt

第三节分子的性质 极性共价键非极性共价键 一 键的极性和分子的极性 一 键的极性 HCl Cl2 非极性键 共用电子对无偏向 电荷分布均匀 如 H2 H H Cl2 Cl Cl 极性键 共用电子对有偏向 电荷分布不均匀 如 HCl H Cl H2O H O H 2 共用电子对不偏向或有偏向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 元素的电负性不同 1 键的极性的判断依据是什么 共用电子对是否有偏向 带电的梳子吸引细的水流但若把水换成CCl4 则细流不偏转 说明H2O分子与CCl4分子不同 H2O分子受静电作用 CCl4分子不受静电作用 这是由于H2O分子中正电荷的中心和负电荷的中心不重合 而CCl4分子的正电荷中心和负电荷中心重合 极性分子 正电中心和负电中心不重合 非极性分子 正电中心和负电中心重合 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 2 判断方法 1 概念 二 分子的极性 1 含非极性键的分子一般为非极性分子 如 H2 O2 X2 N2 P4 C60 S8等 2 含极性键的分子 以极性键结合的双原子分子为极性分子 非极性分子 BF3 F1 F2 F3 F合 F1 F2 F合 0 CO2 非极性分子 极性分子 极性分子 F合 F1 F2 H2O NH3 共价键 极性键 非极性键 极性分子 双原子分子 HCl NO IBrV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平面正三角形分子 BF3 SO3正四面体 CH4 CCl4 CF4 其他非极性分子 乙烯 乙炔 苯 异戊烷 思考与交流 判断下列分子中 哪些是极性分子 哪些是非极性分子 H2 O2 P4 CO2 H2O CH4 Cl2 HCl C60 HCN BF3 CH3Cl NH3 非极性分子 H2 O2 P4 CO2 CH4 Cl2 C60 BF3 极性分子 HCl HCN CH3Cl NH3 1 带静电的有机玻璃棒靠近下列液体的细流 细流会发生偏转的是 A 苯B 二硫化碳C 溴水D 四氯化碳 结论 由同种元素组成的非金属单质分子不一定是非性分子 C 大 极性 极性分子 练习 自学 科学视野 表面活性剂和细胞膜 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 思考 我们知道 分子内部原子间存在相互作用 化学键 形成或破坏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量变化 这说明 分子间也存在着相互作用力 二 范德华力及其对物质性质的影响 1 定义 把分子聚集在一起的作用力 又称范德华力 请分析下表中数据 2 特点 范德华力 约比化学键能 很弱 小1 2个数量级 3 范德华力与相对分子质量的关系 相似 大 大 结构的分子 相对分子质量越 范德华力越 大 4 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 越大 范德华力越 极性 大 5 范德华力对物质熔沸点的影响 由分子构成的物质 范德华力越大 物质的熔沸点越高 即组成和结构相似的分子晶体 相对分子质量越大 熔沸点越高 对相对分子质量相近的分子晶体 极性越强 熔沸点越高 夏天经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 联系生活 壁虎细毛结构的仿生胶带 1 将干冰气化 破坏了CO2分子晶体的 2 将CO2气体溶于水 破坏了CO2分子 分子间作用力 共价键 思考 3 解释CCl4 液体 CH4及CF4是气体 CI4是固体的原因 它们均是正四面体结构 它们的分子间作用力随相对分子质量增大而增大 相对分子质量越大 分子间作用力越大 分子间作用力大小 CI4 CCl4 CF4 CH4 三 氢键及其对物质性质的影响 氢键是一种特殊的 它是由已经与电负性很强的原子形成共价键的 与另一分子中 之间的作用力 1 氢键概念 分子间作用力 氢原子 电负性很强的原子 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 r小的F相互接近时 产生一种特殊的分子间力 氢键 2 氢键可以表示为 A H B A B为 表示 表示 N O F 共价键 氢键 如水中 H O H 甲醇 与 等电负性很大的原子形成共价键的 与另外的 等电负性很大的原子之间 液态水中的氢键 3 氢键的存在 N O F H N O F 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 与电负性大且r小的原子 F O N 相连的H 在附近有电负性大 r小的原子 F O N 知识积累 4 氢键键能大小范围 氢键键能介于范德华力和化学键之间 是一种较强的分子间作用力 4 氢键的分类 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 为什么冰的密度比水的密度小 冰霜 雪花中的水的氢键结构 液态水中的氢键 3 物质的溶解性 5 氢键对物质物理性质的影响 思考 NH3为什么极易溶于水 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 1 熔沸点 分子间氢键使物质熔沸点升高 分子内氢键使物质熔沸点降低 2 物质的密度 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 螺旋 折叠 转角等几种形式 它们是构成蛋白质高级结构的基本要素 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 变性作用是蛋白质受物理或化学因素的影响 改变其分子内部结构和性质的作用 一般认为蛋白质的二级结构和三级结构有了改变或遭到破坏 都是变性的结果 强酸 强碱使蛋白质变性 是因为强酸 强碱可以使蛋白质中的氢键断裂 从而使蛋白质发生变性 小结 定义 范德华力 氢键 共价键 作用微粒 分子间普遍存在的作用力 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 原子之间通过共用电子对形成的化学键 相邻原子之间 分子间或分子内氢原子与电负性很强的F O N之间 分子之间 强弱 弱 较强 很强 对物质性质的影响 范德华力越大 物质熔沸点越高 对某些物质 如水 氨气 的溶解性 熔沸点都产生影响 物质的稳定性 化学性质 04广东 下列关于氢键的说法中正确的是 A 每个水分子内含有两个氢键B 在所有的水蒸气 水 冰中都含有氢键C 分子间能形成氢键 使物质的熔沸点升高D HF稳定性很强 是因为其分子间能形成氢键 练习 C 蔗糖和氨易溶于水 难溶于四氯化碳 而卤素单质却易溶于四氯化碳 难溶于水 现象 四 影响物质溶解性的因素 Why 乙醇的化学式为CH3CH2OH 戊醇为CH3CH2CH2CH2CH2OH 都含有 OH 为什么乙醇可以与水以任意比互溶 而戊醇在水中的溶解度很小 气体分子中NH3在水中的溶解度非常大 1体积水可以溶解700体积的氨气 1 相似相溶 极性相似 一般能相互溶解 结构相似 官能团 一般能相互溶解 2 如果溶质与溶剂之间存在氢键作用力 而且越大 溶质的溶解性越好 3 溶质与溶剂能发生反应 将增大溶质的溶解性 影响物质溶解性的因素 内因 外因 温度 压强 溶质与溶剂是否存在氢键 溶质与溶剂能否反应 分子结构 相似相溶 小结 1 比较NH3和CH4在水中的溶解度 怎样用相似相溶规律理解它们的溶解度不同 2 为什么在日常生活中用有机溶剂 如乙酸乙酯等 溶解油漆而不用水 思考与练习 3 在一个小试管里放入一小粒碘晶体 加入约5mL蒸馏水 观察碘在水中的溶解性 若有不溶的碘 可将碘水溶液倾倒在另一个试管里继续下面的实验 在碘水溶液中加入约1mL四氯化碳 CCl4 振荡试管 观察碘被四氯化碳萃取 形成紫红色的碘的四氯化碳溶液 再向试管里加入1mL浓碘化钾 KI 水溶液 振荡试管 溶液紫色变浅 这是由于在水溶液里可发生如下反应 I2 I I3 实验表明碘在纯水还是在四氯化碳中溶解性较好 为什么 五 手性 试一试 乳酸分子 镜 具有完全相同的组成和原子排列的一对分子 如同左手与右手一样互为镜像 却在三维空间里不能重叠 互称手性异构体 有手性异构体的分子叫做手性分子 手性概念 最常见的手性分子是含手性碳原子的分子 手性碳原子及手性分子的判断 1 手性碳原子 与其相连的四个原子或原子团均各不相同则为手性碳原子 否则不是 2 手性分子方法一 其实物与其镜像不能完全重合 即不具有对称中心和对称面 则是 否则不是 方法二 只含有一个手性碳原子 则是手性分子 含多个手性碳原子的有机物不一定是手性分子 即手性分子一定含有手性碳原子 含有手性碳原子的分子不一定是手性分子例如 当分子中有多个手性中心时 分子可能没有手性 科学史话 了解巴斯德实验室合成的有机物酒石酸盐并制得手性机物酒石酸盐过程 多美的晶体啊 手性分子在生命科学和生产手性药物方面有广泛的应用 如图所示的分子 是由一家德国制药厂在1957年10月1日上市的高效镇静剂 中文药名为 反应停 它能使失眠者美美地睡个好觉 能迅速止痛并能够减轻孕妇的妊娠反应 然而 不久就发现世界各地相继出现了一些畸形儿 后被科学家证实 是孕妇服用了这种药物导致的随后的药物化学研究证实 在这种药物中 只有图左边的分子才有这种毒副作用 而右边的分子却没有这种毒副作用 人类从这一药物史上的悲剧中吸取教训 不久各国纷纷规定 今后凡生产手性药物 必须把手性异构体分离开 只出售能治病的那种手性异构体的药物 反应停 事件 手性分子一例 一种药物 反应停 1 分子式为C3H6O3的有机物的一种结构简式为 此分子是否为手性分子 其中 手性 碳原子为 CH3 C COOH 练习 2 下列说法不正确的是 A 互为手性异构的分子组成相同 官能团不同B 手性异构体的性质不完全相同C 手性异构体是同分异构体的一种D 利用手性催化剂合成可得到或主要得到一种手性分子 A 3 下列化合物中含有手性碳原子的是 A CCl2F2B CH3 CH COOHC CH3CH2OHD CH OH C 4 下列各组物质中 不属于同分异构体的是 与 与 CH3CH2CH CH3 CH3与CH3 CH2 3CH3 A B C B D CHO COOH或 COO CHO CH2OH CH2OH CH2ONa 五 无机含氧酸分子的酸性 阅读 课本P53 54请将阅读的重点放在下列问题上 1 含氧酸的通式一般可写成 其中R显价 2 含氧酸显酸性 其实是在水分子的作用下断裂 产生 3 根据HNO3的结构式 判断其中有个羟基 个非羟基氧 结构简式可写成 HO mROn 正 O H H 1 两 HO NO2 1 判断下列含氧酸中成酸元素的化合价并比较酸性H2SO3H2SO4 HNO2HNO3 HCIOHCIO42 填表 n为非羟基氧的个数 3 A A A AH2CO3HNO3H2SiO3H3PO4H2SO4HClO4HBrO4 非金属性 最高价含氧酸的酸性 0123 增强增强 规律 1 对于同一种元素的含氧酸来说 该元素的化合价越高其含氧酸的酸性越强 2 含氧酸的强度随着分子中连接在中心原子上的非羟基氧的数目增大而增大 即 HO mROn中 n值越大 酸性越强 3 同一周期 从左往右 非金属元素最高价含氧酸的酸性逐渐增强 同一主族 从上往下 非金属元素最高价含氧酸的酸性逐渐减弱 原因 1 对于同一种元素的含氧酸来说 该元素的化合价越高其含氧酸的酸性越强 2 含氧酸的强度随着分子中连接在中心原子上的非羟基氧的数目增大而增大 即 HO mROn中 n值越大 酸性越强 越高 越强 越易 越强 1 对于同一种元素的含氧酸来说 该元素的化合价越高其含氧酸的酸性越强 2 含氧酸的强度随着分子中连接在中心原子上的非羟基氧的数目增大而增大 即 HO mROn中 n值越大 酸性越强 3 同一周期 从左往右 非金属元素最高价含氧酸的酸性逐渐增强 同一主族 从上往下 非金属元素最高价含氧酸的酸性逐渐减弱 越大 越强 越易 越强 4 由化学反应判断 相对强酸制备相对弱酸如 H2SO4 NaSO3 NaSO4 H2O SO2 CaCO3 2HCl CaCl2 H2O CO2 CO2 H2O Ca ClO 2 CaCO3 2HClO制次氯酸5 由电离度来判断如 H3PO4 HClO 酸性 H3PO4 HClO 注意 1 能体现非金属强弱的是元素的最高价含氧酸酸性强弱 如 酸性H2SO4HClO但是非金属性SCl 2 无机含氧酸分子的酸性强弱与它所形成的溶液的酸性强弱没有直接关系 溶液酸性强弱还与酸溶液的浓度有关 强酸稀溶液的酸性有可能小于弱酸较浓溶液的酸性 溶液酸性强弱的实质是C H 的大小 如 碳酸分子含有一个非羟基氧 与硝酸相同 但通常认为他是弱酸 练习 1 已知含氧酸可用通式 HO mXOn来表示 一般而言 该式中n大的是强酸 n小的是弱酸 下列各含氧酸中酸性最强的是 A HClO4B H2SeO3C H3BO3D H3PO4 A 练习 3 根据含非羟基氧个数与酸性强弱关系回答问题 1 H3AsO4 H2CrO4 HMnO4的酸性强弱关系 2 H3PO3和H3AsO3的形式一样 但酸性强弱相差很大 已知H3PO3为中强酸 H3AsO3为弱酸 推断H3PO3和H3AsO3的分子结构 H3AsO4 H2CrO4 HMnO4 课后习题答案 1 H2O是由极性键形成的 形分子 所以水分子的正电荷的中心和负电荷的中心不重合 为极性分子 CO2是由极性键形成的直线形分子 所以CO2的正电荷中心和负电荷中心重合 为非极性分子 2 低碳醇中的 OH与水分子的 OH相近 因而能与水互溶 而高碳醇的烃基较大 使其中的 OH与水分子的 OH的相似因素少多了 因而它们在水中的溶解度明显减小 3 水是极性分子而汽油为非极性分子 根据 相似相容 规则 汽油在水中的溶解度很小 4 1 氢键不是化学键 而是较强的分子间作用力 2 由于甲烷中的碳不是电负性很而大原子半径很小的原子 故甲烷与水分子间不能形成氢键 3 乙醇与水分子间存在范德华力和氢键 4 碘化氢沸点高是因为它的相对分子质量比氯化氢大 相对分子质量越大 范德华力越大 沸点越高5 两张图表明气态氢化物的沸点一般随相对分子质量增加而增大 这是由于相对分子质量越大范德华力越大 沸点越高 但HF H2O NH3的沸点反常地高 表明在它们的分子间存在较强的相互作用 即氢键