高中物理人教大纲版课件分子间的相互作用力

分子间的相互作用力本课件将介绍分子间相互作用力的概念和类型，以及它们在不同物理现象中的应用课程导入分子间相互作用力的重要性水生命水的性质，如沸点、表面张力等，都分子间作用力在维持生命体的结构、受到分子间作用力的影响功能和化学反应中起着至关重要的作用材料材料的强度、韧性、熔点等性质都与分子间作用力有关分子间相互作用力的基本概念分子间作用力作用力本质分子间相互作用力是指分子之间存在的相互作用力，它是一种短这些作用力的本质是分子中的电子在运动时产生的瞬时偶极，从程力，主要存在于分子间而导致分子间产生相互吸引或排斥分子间相互作用力的种类引力作用范德瓦尔斯作用力分子间存在吸引力，称为引力作包括伦敦色散力、偶极偶极力、-用偶极诱导偶极力-静电作用力化学键作用力带电粒子之间的相互作用力，包通过共用或转移电子形成的强相括离子键和氢键互作用力，如共价键和金属键引力作用万有引力分子间引力地球对物体施加的引力，使物体保持在地球表面分子之间存在着相互吸引的力，称为分子间引力范德瓦尔斯作用力瞬时偶极伦敦色散力非极性分子中电子运动会产生瞬所有分子间都存在伦敦色散力，时偶极，进而诱导相邻分子产生是范德瓦尔斯作用力的主要形式诱导偶极，形成相互作用力，随分子体积增大而增强偶极偶极作用偶极诱导偶极作用--极性分子之间由于永久偶极的相极性分子与非极性分子之间产生互作用，形成偶极偶极作用力的作用力，强度介于伦敦色散力-，比伦敦色散力更强和偶极偶极作用力之间-静电作用力离子键氢键12离子键是指带相反电荷的离子氢键是一种特殊的静电作用力之间通过静电引力形成的化学，是指一个极性分子中的氢原键例如，中的和子与另一个极性分子中的电负NaCl Na+离子通过静电引力结合在性较大的原子（如氧、氮、氟Cl-一起，形成离子晶体）之间形成的相互作用力偶极偶极作用力3-偶极偶极作用力是指两个极性分子之间由于偶极矩的相互作用而产生的-吸引力化学键作用力共价键离子键金属键原子间通过共享电子对形成的化学键，例原子间通过得失电子形成的化学键，例如金属原子间通过自由电子形成的化学键，如水分子中的氢氧键氯化钠中的钠离子和氯离子之间的键例如铜、铁等金属的金属键分子间相互作用力的表现形式凝聚态物质的形成1分子间相互作用力是物质存在于凝聚态（固态、液态）的原因物质的状态和相变2分子间相互作用力的大小决定了物质的熔点、沸点等性质气体的压缩性3气体分子间作用力很弱，容易压缩凝聚态物质的形成分子间吸引力1分子间吸引力是凝聚态物质形成的基础当分子间吸引力大于分子热运动时，分子会相互靠近，形成凝聚态凝聚态2凝聚态物质包括固态和液态，它们都是由分子通过分子间吸引力紧密排列在一起形成的物质状态3物质状态取决于分子间吸引力和分子热运动的相对大小当温度升高时，分子热运动增强，可能导致凝聚态物质发生相变物质的状态和相变固态1体积和形状固定液态2体积固定，形状不定气态3体积和形状不定气体的压缩性10010体积液体压缩压缩气体分子间距大，压缩性强气体体积容液体分子间距较小，压缩性较弱液体体易被压缩到原来的1/100积只能被压缩到原来的1/10左右1固体压缩固体分子间距很小，压缩性非常弱固体体积几乎不能被压缩液体的表面张力现象解释水滴呈球形表面张力使水滴表面积最小化，球形具有最小表面积肥皂泡的形成肥皂水表面张力较小，更容易形成薄膜昆虫在水上行走昆虫的脚部接触水面的区域很小，水的表面张力足够支撑昆虫的重量液体的毛细现象毛细现象毛细管当液体与固体接触时，由于分子间作用力的不同，液体在固体表当液体浸入毛细管中时，由于表面张力的作用，液体会沿毛细管面会发生弯曲，形成弯月面或凹月面上升或下降固体的形状和刚度固体具有固定的形状和体积，这是因为分子间存在较强的相互作用力，使分子在固定的位置上振动固体的硬度取决于分子间相互作用力的强弱，分子间作用力越强，固体的硬度就越大分子间相互作用力的应用表面张力毛细现象材料科学水滴在荷叶上形成圆形，这是由于表面张力植物根部吸收水分，是毛细现象在自然界中分子间作用力决定了材料的强度、韧性、熔的作用的体现点等性质水的独特性质水是一种非常特殊的物质，它具有许多独特的性质，例如高比热容、高表面张力、高沸点、高熔点等等这些独特的性质使得水成为地球上生命存在的基础，也使得水在许多领域都有着重要的应用水的独特性质主要归因于水分子之间存在的氢键作用力氢键是一种特殊的相互作用力，它比范德华力更强，也比其他类型的化学键更弱正是由于氢键的作用，水才具有了许多独特的性质水对生命的重要性溶剂反应介质水作为一种极性溶剂，可以溶解水是许多生物化学反应的介质，许多物质，为生物体提供必要的例如光合作用和呼吸作用，为生营养物质命活动提供能量体温调节水的比热容较高，能够有效地吸收和释放热量，帮助生物体维持稳定的体温表面张力在生物中的应用水生生物，如水黾，利用水的表面张植物叶片上的水珠，因表面张力而形力在水面行走成圆形肺泡表面有肺泡表面活性剂，降低表面张力，使肺泡易于膨胀和收缩毛细现象在生物中的应用植物吸收水分血液循环植物的根部毛细管结构能够利用毛细现象从土壤中吸收水分，为人体内的血管也是毛细管，通过毛细现象将血液输送到全身各处植物生长提供必需的水分，为器官和组织提供氧气和营养物质分子间相互作用力与生命活动蛋白质结构酶催化细胞膜蛋白质的折叠和构象取决于氨基酸之间的各酶通过与底物形成弱相互作用来催化反应，细胞膜中的磷脂双分子层通过疏水力和范德种相互作用力，包括氢键、范德华力和疏水这些作用力包括氢键、静电相互作用力和范华力保持其结构完整性相互作用德华力分子间相互作用力与材料性能强度和硬度熔点和沸点强烈的分子间作用力使材料更坚分子间作用力越强，克服分子间固，不易变形或断裂吸引力所需的能量越高，因此熔点和沸点也越高导电性和导热性溶解性材料的导电性和导热性与分子间相似相溶原则，分子间作用力相作用力有关，例如金属的自由电似的物质更容易相互溶解子运动受分子间作用力的影响分子间相互作用力与能源转换太阳能燃料电池生物质能123太阳能电池板利用光电效应将太阳光燃料电池利用化学反应将燃料中的化生物质能是利用生物体内的有机物通转化为电能，这种过程与半导体材料学能转化为电能，反应过程中分子间过化学反应释放能量，这些反应涉及中分子间的相互作用力密切相关的相互作用力起着关键作用到生物分子之间的相互作用力分子间相互作用力与环境保护水的表面张力可以帮助清除污染物，植物的根系利用毛细现象吸收水分和例如石油泄漏养分，促进生长理解分子间相互作用力可以帮助设计更环保的材料，例如可降解塑料分子间相互作用力研究的前沿进展新型材料纳米技术科学家们正在研究新的材料，例分子间相互作用力在纳米技术中如超材料和自修复材料，这些材起着至关重要的作用，科学家正料利用分子间相互作用力来实现在利用它们开发新的纳米级设备非凡的性能和材料药物设计药物设计人员正在利用对分子间相互作用力的理解来设计更有效、更安全的药物分子间相互作用力的未来发展趋势量子模拟人工智能纳米技术利用量子计算技术，更精确地模拟分子间相结合机器学习和人工智能，分析海量数据，利用纳米材料和器件，操控分子间相互作用互作用力，推动药物研发和材料设计揭示更复杂的分子间相互作用机理力，实现更高效的能量存储和转化课程总结分子间相互作用力的重要性物质世界物质性质12分子间相互作用力是物质世界它决定了物质的性质，例如凝中重要的基本作用力聚态物质的形成、液体的表面张力和毛细现象、固体的形状和刚度等生命活动3分子间相互作用力在生命活动中也起着至关重要的作用，例如水对生命的重要性、表面张力在生物中的应用等思考题与讨论通过本节课的学习，我们了解了分子间相互作用力的基本概念、种类、表现形式以及在自然界和生产生活中的重要应用请同学们思考以下问题并积极讨论分子间相互作用力是如何影响物质状态和性质的？•分子间相互作用力在生物体、材料科学和能源转换等领域有哪些重要应用？•如何利用分子间相互作用力解决实际问题，例如，如何提高材料的强度和韧•性，如何开发新型能源材料？。