分子間作力氫鍵

1、 怎樣證明分子間存在作用力？怎樣證明分子間存在作用力？說明了物質(zhì)的分子間存在著作用力說明了物質(zhì)的分子間存在著作用力這種分子間的作用力又叫做這種分子間的作用力又叫做范德華力范德華力。 范德華范德華(18371923)，荷蘭物理學(xué)家。首先研究了分子間作用力，荷蘭物理學(xué)家。首先研究了分子間作用力氣態(tài)氣態(tài)液態(tài)液態(tài)固態(tài)固態(tài)降溫加壓降溫加壓降溫降溫分子距離縮短分子距離縮短分子距離縮短分子距離縮短分子無規(guī)則運動分子無規(guī)則運動分子有規(guī)則排列分子有規(guī)則排列三、分子間作用力三、分子間作用力 1 1分子間作用力分子間作用力 (1)(1)定義定義： 分子聚集在一起的作用力叫分子間作用力，又稱范分子聚集在一起的作用力叫

2、分子間作用力，又稱范德華力。德華力。 (2)(2)實質(zhì)實質(zhì)： 是電性引力，其主要特征有如下幾方面：是電性引力，其主要特征有如下幾方面： 廣泛存在于分子之間；廣泛存在于分子之間； 只有分子間充分接近時才有分子間的相互作用力，只有分子間充分接近時才有分子間的相互作用力，如固體和液體物質(zhì)中；如固體和液體物質(zhì)中； 分子間作用力分子間作用力（幾到幾十（幾到幾十kJ/mol）能量遠遠小于能量遠遠小于化學(xué)鍵化學(xué)鍵（ 120800 kJ/mol） ； 由分子構(gòu)成的物質(zhì)其熔點、沸點、溶解度等物理性由分子構(gòu)成的物質(zhì)其熔點、沸點、溶解度等物理性質(zhì)主要是分子間作用力大小決定的。質(zhì)主要是分子間作用力大小決定的。 HCl

3、分子中分子中，HCl 鍵能為鍵能為 431kJ/mol HCl 分子間的作用力為分子間的作用力為 21kJ/mol 。(1)、分子間作用力雖然較弱，但不同的分子間的作用相對強弱也略有不同，一般有分子間作用力雖然較弱，但不同的分子間的作用相對強弱也略有不同，一般有這樣的規(guī)律：這樣的規(guī)律：組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力也越大組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力也越大. 2.2.影響分子間作用力大小的因素影響分子間作用力大小的因素 (2)、相對分子質(zhì)量相相對分子質(zhì)量相近似，極性越大，分子間作用近似，極性越大，分子間作用力越大力越大 , 例如例如 N2分子間作用力

4、分子間作用力比比CO小小 分子間作用力的大小對物質(zhì)的熔點、沸點、溶解度分子間作用力的大小對物質(zhì)的熔點、沸點、溶解度等有影響。等有影響。 例如，例如，分子間作用力越大，克服分子間引力使物質(zhì)分子間作用力越大，克服分子間引力使物質(zhì)熔化和氣化就需要更多的能量。熔化和氣化就需要更多的能量。 氣體分子能夠凝結(jié)為液體和固體，是分子間作用力氣體分子能夠凝結(jié)為液體和固體，是分子間作用力作用的結(jié)果。作用的結(jié)果。 固體熔化為液體要克服分子間作用力，固體熔化為液體要克服分子間作用力，所以分子間所以分子間作用力越大，物質(zhì)熔點越高作用力越大，物質(zhì)熔點越高； 液體變?yōu)闅怏w時，也需克服分子間作用力，分子間液體變?yōu)闅怏w時，也需

5、克服分子間作用力，分子間作用力越大，則越不易氣化，物質(zhì)沸點越高。作用力越大，則越不易氣化，物質(zhì)沸點越高。 特別提示：特別提示：分子的穩(wěn)定性取決于分子內(nèi)化學(xué)鍵的強分子的穩(wěn)定性取決于分子內(nèi)化學(xué)鍵的強弱，而熔沸點取決于分子間的作用力。弱，而熔沸點取決于分子間的作用力。 3 3、分子的空間構(gòu)型、分子的空間構(gòu)型 一般來說分子的空間構(gòu)型越對稱，分子間一般來說分子的空間構(gòu)型越對稱，分子間的作用力越小的作用力越小非極性非極性非極性非極性極性極性極性極性極性極性極性極性極性極性極性極性正四面體正四面體正四面體正四面體三角錐形三角錐形三角錐形三角錐形折線形折線形折線形折線形直線形直線形直線形直線形4 4、化學(xué)鍵與

6、分子間作用力比較、化學(xué)鍵與分子間作用力比較 化學(xué)鍵化學(xué)鍵 分子間作用力分子間作用力概念概念 相鄰的兩個或多個原子間相鄰的兩個或多個原子間強烈的相互作用強烈的相互作用物質(zhì)的分子間存在物質(zhì)的分子間存在的微弱相互作用的微弱相互作用范圍范圍 分子內(nèi)或某些晶體內(nèi)分子內(nèi)或某些晶體內(nèi)分子晶體中分子間分子晶體中分子間能量能量 鍵能一般為鍵能一般為:120 kJmol-1180 kJmol-1約幾個至數(shù)十個約幾個至數(shù)十個kJmol-1強弱強弱影響影響 成鍵原子的性質(zhì)、作用方成鍵原子的性質(zhì)、作用方式、原子式、原子(離子離子)半徑、離半徑、離子電荷數(shù)、共價鍵的鍵長、子電荷數(shù)、共價鍵的鍵長、鍵能及成鍵電子對數(shù)鍵能及成

7、鍵電子對數(shù) 分子的極性分分子的極性分子量子量(組成和結(jié)構(gòu)相組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，分子量似的分子，分子量大則一般分子間力大則一般分子間力大大)分子的形狀分子的形狀 性質(zhì)性質(zhì)影響影響主要影響分子的化學(xué)性質(zhì)主要影響分子的化學(xué)性質(zhì)主要影響物質(zhì)的物主要影響物質(zhì)的物理性質(zhì)理性質(zhì) HF的沸點按沸點曲線的下降趨勢應(yīng)該在的沸點按沸點曲線的下降趨勢應(yīng)該在-90 以下，以下，而實際上是而實際上是20 ；H2O的沸點按沸點曲線下降趨勢應(yīng)的沸點按沸點曲線下降趨勢應(yīng)該在該在-70 以下，而實際上是以下，而實際上是100 。從圖可以看從圖可以看出，出，NH3、H2O和和HF的的沸點反常。沸點反常。為什么？為什么？5、特殊的

8、分子間作用力、特殊的分子間作用力氫鍵氫鍵 氫鍵氫鍵定義定義： 與電負性很強的原子形成共價鍵的氫原子與另一個分與電負性很強的原子形成共價鍵的氫原子與另一個分子中電負性很強的原子之間形成的作用力。子中電負性很強的原子之間形成的作用力。 分子間因氫原子而產(chǎn)生的分子間相互作用。分子間因氫原子而產(chǎn)生的分子間相互作用。 氫鍵的表示方法：氫鍵的表示方法： XHY實線實線“”表示極性鍵，表示極性鍵，“”虛線表示氫鍵。虛線表示氫鍵。 氫鍵的實質(zhì)氫鍵的實質(zhì)： 極性分子中帶負電荷的部分與氫原子之間的靜電引力。極性分子中帶負電荷的部分與氫原子之間的靜電引力。 氫鍵的形成條件氫鍵的形成條件 在用在用XH Y表示的氫鍵中

9、，表示的氫鍵中，X、Y都必須是原子半都必須是原子半徑很小、對電子吸引能力很強的活潑非金屬原子。如徑很小、對電子吸引能力很強的活潑非金屬原子。如N、O、F。 . 性質(zhì)：性質(zhì)：氫鍵有飽和性和方向性氫鍵有飽和性和方向性 一個氫原子中能形成一個氫鍵一個氫原子中能形成一個氫鍵 （如（如1個水分子最多與個水分子最多與4個水分子個水分子4個氫鍵）個氫鍵） . 分類分類 分子內(nèi)氫鍵：如鄰羥基苯甲醛、鄰羥基苯甲酸等分子內(nèi)氫鍵：如鄰羥基苯甲醛、鄰羥基苯甲酸等 分子間氫鍵：如對羥基苯甲醛、對羥基苯甲酸等分子間氫鍵：如對羥基苯甲醛、對羥基苯甲酸等 屬性：屬性：氫鍵不是化學(xué)鍵。它屬于一種較弱的作用力氫鍵不是化學(xué)鍵。它屬

10、于一種較弱的作用力 強度：比分子間作用力稍強，但比化學(xué)鍵弱得多。強度：比分子間作用力稍強，但比化學(xué)鍵弱得多。 氫鍵的存在氫鍵的存在 在含有在含有N、O、F原子與原子與H原子成鍵的物質(zhì)中都有可能，原子成鍵的物質(zhì)中都有可能，如常見的有機化合物含有如常見的有機化合物含有-OH、-CHO、-COOH -NH2、-NH-等。水、醇、羧酸、酰胺、氨基酸、蛋白質(zhì)、結(jié)晶等。水、醇、羧酸、酰胺、氨基酸、蛋白質(zhì)、結(jié)晶水化物等物質(zhì)中都能存在；生命體中許多大分子內(nèi)也水化物等物質(zhì)中都能存在；生命體中許多大分子內(nèi)也存在氫鍵。存在氫鍵。 對物質(zhì)性質(zhì)的影響：對物質(zhì)性質(zhì)的影響： 氫鍵的存在氫鍵的存在發(fā)生發(fā)生“締合締合”可大大增

11、大溶解度?？纱蟠笤龃笕芙舛?。引起密度的變化引起密度的變化影響熔點、沸點影響熔點、沸點 影響物質(zhì)的電離影響物質(zhì)的電離 用氫鍵解釋實際問題： NH3、H2O、HF的沸點出現(xiàn)反常的原因？的沸點出現(xiàn)反常的原因？ NH3、HF、乙醇極易溶于水的原因？、乙醇極易溶于水的原因？ H2O、HF為什么難電離？為什么難電離？ 冰為什么能浮在水面上？冰為什么能浮在水面上？ 在在HF分子中，由于分子中，由于F原子吸引電子的能力很強，原子吸引電子的能力很強，HF鍵的極性很強，共用電子對強烈地偏向鍵的極性很強，共用電子對強烈地偏向F原子，亦即原子，亦即H原子的電子云被原子的電子云被F原子吸引，使原子吸引，使H原子幾乎成為

12、原子幾乎成為“裸露裸露”的質(zhì)子。這個半徑很小、帶部分正電荷的的質(zhì)子。這個半徑很小、帶部分正電荷的H核，與另核，與另一個一個HF分子帶部分負電荷的分子帶部分負電荷的F原子相互吸引。這種靜原子相互吸引。這種靜電吸引作用就是氫鍵。電吸引作用就是氫鍵。如果水分子間無氫鍵存在地球上如果水分子間無氫鍵存在地球上將會是什么面貌？將會是什么面貌？ 結(jié)冰時體積膨脹，密度減結(jié)冰時體積膨脹，密度減小，是水的反常性質(zhì)，可以小，是水的反常性質(zhì)，可以用氫鍵來解釋。用氫鍵來解釋。 在水蒸氣中水以單個的在水蒸氣中水以單個的H2O分子形式存在；在液態(tài)分子形式存在；在液態(tài)水中，經(jīng)常是幾個水分子通水中，經(jīng)常是幾個水分子通過氫鍵結(jié)合

13、起來，形成過氫鍵結(jié)合起來，形成(H2O)n(如圖）；在固態(tài)水如圖）；在固態(tài)水（冰）中，水分子大范圍地（冰）中，水分子大范圍地以氫鍵互相聯(lián)結(jié)，形成相當(dāng)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)中疏松的晶體，從而在結(jié)構(gòu)中有許多空隙，造成體積膨脹，有許多空隙，造成體積膨脹，密度減小，因此冰能浮在水密度減小，因此冰能浮在水面上。面上。冰能浮在水面上的原因？冰能浮在水面上的原因？ 6 6、相似相溶原理、相似相溶原理 通常極性溶質(zhì)易溶于極性溶劑中，非極性溶通常極性溶質(zhì)易溶于極性溶劑中，非極性溶質(zhì)易溶于非極性溶劑中，這個原理即為質(zhì)易溶于非極性溶劑中，這個原理即為“相似相似相溶原理相溶原理”。 例如例如K

14、NO3、NaCl、和極性分子、和極性分子NH3、HCl等就易等就易溶于極性溶劑水中，不溶于溶于極性溶劑水中，不溶于CCl4、CS2等非極性等非極性溶劑中；溶劑中； 相反，相反，I2、Br2等非極性分子不易溶于水而易溶等非極性分子不易溶于水而易溶于于CCl4、CS2等有機溶劑中，碘易溶于酒精中，等有機溶劑中，碘易溶于酒精中，白磷易溶于白磷易溶于CS2中等。中等。 根據(jù)相似相溶原理，任何氣體在一定條件下，根據(jù)相似相溶原理，任何氣體在一定條件下，都可做噴泉實驗，只要能找到使該氣體極易溶都可做噴泉實驗，只要能找到使該氣體極易溶解或吸收的溶劑。如解或吸收的溶劑。如C4H10（汽油）（汽油）化學(xué)鍵化學(xué)鍵相

15、鄰的兩個或多個原子之間強烈的相互作用相鄰的兩個或多個原子之間強烈的相互作用共價鍵共價鍵原子之間通過共用電子對所形成的相互作用原子之間通過共用電子對所形成的相互作用離子離子鍵鍵陰、陽離于間存在的使陰、陽離子結(jié)合成化合陰、陽離于間存在的使陰、陽離子結(jié)合成化合物的靜電作用。物的靜電作用。非非極極性性鍵鍵在單質(zhì)分子中，同種原子形成共價鍵，兩個原在單質(zhì)分子中，同種原子形成共價鍵，兩個原于吸引電子的能力相同，共用電子對不偏向任于吸引電子的能力相同，共用電子對不偏向任何一個原子，電荷在兩個原子核附近對稱地分何一個原子，電荷在兩個原子核附近對稱地分布，因此成鍵的原子都不顯電性。這樣的共價布，因此成鍵的原子都不

16、顯電性。這樣的共價鍵叫做非極性鍵。鍵叫做非極性鍵。極極性性鍵鍵在化合物分子中在化合物分子中,不同種原子形成的共價鍵不同種原子形成的共價鍵,由由于不同種原子吸引電子的能力不同于不同種原子吸引電子的能力不同,共用電子對共用電子對必然偏向吸引電子能力強的原子一方。在這樣必然偏向吸引電子能力強的原子一方。在這樣的分子中的分子中,共用電子對的電荷是非對稱分布的，共用電子對的電荷是非對稱分布的，這樣的共價鍵這樣的共價鍵,叫做極性共價鍵叫做極性共價鍵,簡稱極性鍵。簡稱極性鍵。金屬鍵金屬鍵金屬陽離子與自由電子之間的較強烈的作用叫金屬陽離子與自由電子之間的較強烈的作用叫做金屬鍵。金屬晶體中的自由電子并不專屬于做金屬鍵。金屬晶體中的自由電子并不專屬于某個金屬陽離子。某個金屬陽離子。 氫鍵氫鍵當(dāng)氫原子同吸引電子能力強的當(dāng)氫原子同吸引電子能力強的X原子形成化合物原子形成化合物HX時，時，H原于的電子云被原于的電子云被X原子吸引，使原子吸引，使H原子原子幾乎成為幾乎成為“裸露裸露”的質(zhì)子。這個半徑很小，帶部的質(zhì)子。這個半徑很小，帶部分正電荷的氫核，與另一個分正電荷的氫核，與另一個HX分子中帶部分負分子中帶部分負電荷的電荷的X原子相互吸引，這種靜電吸引作