分子間作用力

分子間作用力第一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日分子間力(MolecularInteraction)氣體液化成液體，液體凝固成固體。表明在物質(zhì)分子間還存在著相互作用力，稱為分子間力,或叫范德華力。分子間力是決定物質(zhì)的沸點(diǎn)、熔點(diǎn)、氣化熱、熔化熱、溶解度、表面張力、粘度等性質(zhì)的主要因素。第二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日6-5-1分子的極性和變形性分子的極性產(chǎn)生：每個(gè)分子都由帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子組成，由于正負(fù)電荷數(shù)量相等。所以整個(gè)分子是電中性的。電荷中心——正電荷或負(fù)電荷的集中點(diǎn).如果分子的正電中心和負(fù)電中心不重合在同一點(diǎn)上,那么分子就具有極性。第三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日雙原子分子兩個(gè)相同原子組成的分子，正、負(fù)電荷中心重合，不具有極性，為非極性分子。例H2+_HHHClHCl+_不同原子組成的分子，負(fù)電荷中心比正電荷中心更偏向電負(fù)性大的原子，使正、負(fù)電荷中心不重合，為極性分子。即對(duì)雙原子分子：分子的極性取決于鍵的極性；有極性鍵的分子一定是極性分子；反之,極性分子一定含有極性鍵。第四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日多原子分子分子的極性鍵的極性例H2O++__+_HHO極性分子CO2非極性分子+_+_+_OOC分子的幾何構(gòu)型第五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日鍵的極性取決于成鍵原子間共用電子對(duì)是否偏離.分子的極性取決于分子正、負(fù)電荷中心是否重合.分子Br2NOH2SCS2BF3CHCl3鍵的極性非極性極性極性極性極性極性幾何構(gòu)型直線直線V形直線正三角形四面體分子極性非極性極性極性非極性非極性極性分子類型離子型極性非極性++___+小節(jié):第六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日偶極矩(μ)—

描述分子極性大小分子中電荷中心的電荷量(q)與正、負(fù)電荷中心距離(l)的乘積。μ=q·ll—偶極長度;μ—庫·米(C·m)l+q_qμ=0非極性分子μ≠０極性分子,μ越大,分子極性越強(qiáng)。HXHFHClHBrHIμ/(10-30C·m)6.403.612.631.27分子極性依次減弱根據(jù)μ可以推斷某些分子的幾何構(gòu)型如CS2

μ=0則為直線形分子SO2

μ=5.33則為V形分子第七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日分子的變形性非極性分子在電場(chǎng)作用下，電子云與核發(fā)生相對(duì)位移(分子極化)，分子變形，并出現(xiàn)偶極，這種偶極稱為誘導(dǎo)偶極。分子的形狀發(fā)生變化，這種性質(zhì)叫分子的變形性。+_+_+_μ(誘導(dǎo))＝α·

E

E—

電場(chǎng)強(qiáng)度

α—

極化率

(單位場(chǎng)強(qiáng)產(chǎn)生的誘導(dǎo)偶極)E一定時(shí)，α越大，分子變形性越大。第八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日極性分子的極化+__+取向變形(定向極化)(變形極化)誘導(dǎo)偶極分子的偶極=固有偶極+誘導(dǎo)偶極極性分子本身是個(gè)微電場(chǎng)，因而，極性分子與極性分子之間，極性分子與非極性分子之間,也會(huì)發(fā)生極化作用。固有偶極(永久偶極)第九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日6-5-2分子間力分子間力的種類色散力誘導(dǎo)力取向力分子具有偶極矩和變形性是分子間具有作用力的根本原因。第十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日分子間力的產(chǎn)生非極性分子與非極性分子之間非極性分子正負(fù)電荷中心重合，分子沒有極性。但電子在運(yùn)動(dòng)，原子核也在不停地振動(dòng)。使原子核與電子云之間發(fā)生瞬時(shí)的相對(duì)位移。正、負(fù)電荷中心暫時(shí)不重合，產(chǎn)生瞬時(shí)偶極。這種瞬時(shí)偶極盡管存在時(shí)間極短，但電子和原子核總在不停地運(yùn)動(dòng)，瞬時(shí)偶極不斷的出現(xiàn)。色散力——分子間由于瞬時(shí)偶極所產(chǎn)生的作用力。非極性分子與非極性分子之間存在色散力。第十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日非極性分子與極性分子之間

1.由于電子與原子核的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，極性分子也會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)偶極，所以非極性分子與極性分子之間也存在色散力。

2.非極性分子在極性分子固有偶極作用下，發(fā)生變形，產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極，誘導(dǎo)偶極與固有偶極之間的作用力稱為誘導(dǎo)力。+_第十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日極性分子與極性分子之間

3.存在色散力。

2.極性分子定向極化后，會(huì)進(jìn)一步產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極，存在誘導(dǎo)力。

1.極性分子相互靠近時(shí)，發(fā)生定向極化。因固有偶極取向而產(chǎn)生的作用力稱為取向力.+__+第十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日分子類型分子間力種類非極性分子-非極性分子色散力非極性分子-極性分子色散力、誘導(dǎo)力極性分子-極性分子色散力、誘導(dǎo)力、取向力第十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日分子間力的特點(diǎn)是一種電性作用力。作用距離短,作用范圍僅為幾百皮米(pm)。作用能小，一般為幾到幾十千焦每摩爾。比鍵能小1~2個(gè)數(shù)量級(jí)。無飽和性和方向性。對(duì)大多數(shù)分子來說，以色散力為主(除極性很大且存在氫鍵的分子，如H2O外)第十五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日分子E(取向)E(誘導(dǎo))E(色散)E(總)(kJ·mol-1)(kJ·mol-1)(kJ·mol-1)(kJ·mol-1)Ar0.0000.0008.498.49CO0.0030.0088.748.75HI0.0250.11325.825.9HBr0.6860.50221.923.1HCl3.301.0016.821.1NH313.31.5514.929.8H2O36.31.928.9947.2第十六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日分子間力的影響因素分子間距離：分子間距離越大，分子間力越弱。取向力：分子的偶極矩越大,取向力越強(qiáng)。溫度越高，取向力越弱。誘導(dǎo)力：極性分子的偶極矩越大非極性分子的極化率越大誘導(dǎo)力越強(qiáng)色散力：分子的極化率越大,色散力越強(qiáng)。第十七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日分子間力對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響α×10-40C·m2·V-1熔點(diǎn)℃沸點(diǎn)℃溶解度H2O乙醇丙酮He0.225-272.2-268.90.1370.5990.684Ne0.436-248.67-245.90.1740.8571.15Ar1.813-189.2-185.70.4146.548.09Kr2.737-156.0-152.70.888－－Xe4.451-111.9-1071.94－－Rn6.029-71-61.84.14211.2254.9α(×10-40C·m2·V-1)1.655.897.33一般來說,結(jié)構(gòu)相似的同系列物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大,分子變形性越大,分子間力越強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)越高。第十八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日分子間力對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響α×10-40C·m2·V-1熔點(diǎn)℃沸點(diǎn)℃溶解度H2O乙醇丙酮He0.225-272.2-268.90.1370.5990.684Ne0.436-248.67-245.90.1740.8571.15Ar1.813-189.2-185.70.4146.548.09Kr2.737-156.0-152.70.888－－Xe4.451-111.9-1071.94－－Rn6.029-71-61.84.14211.2254.9α(×10-40C·m2·V-1)1.655.897.33溶質(zhì)或溶劑分子的變形性越大，分子間力越大，溶解度越大。第十九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日6-5-3氫鍵6-5-3氫鍵t/℃周期數(shù)23452345同主族氫化物熔、沸點(diǎn)隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大而升高，但NH3、H2O、HF特殊。H2OH2SH2SeH2TeHFHClHBrHINH3PH3AsH3SbH3CH4SiH4GeH4SnH4CH4SiH4GeH4SnH4SbH3

1000-100-200NH3PH3AsH3HFHClHBrHIH2OH2SH2SeH2Te熔點(diǎn)沸點(diǎn)第二十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日氫鍵的形成1.分子間的氫鍵如

FFHHHHFFF163pm140°255pm

F的電負(fù)性大，其共用電子對(duì)強(qiáng)烈偏向F，H只有一個(gè)電子，其電子云偏向F后，幾乎呈質(zhì)子，對(duì)附近另一個(gè)HF分子中的F產(chǎn)生靜電吸引作用，該靜電吸引作用力為氫鍵。氫鍵鍵長的定義:兩種第二十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日同種分子間的氫鍵如

FFHHHHFFF163pm140°255pm不同種分子間的氫鍵

HHH—NH—OH或

HHH—N—HO—H通式：X—H

Y第二十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日氫鍵的強(qiáng)度可用氫鍵鍵能表示通式：X—H

Y即每拆開1molHY鍵所需的能量氫鍵鍵能一般42kJmol1，遠(yuǎn)小于正常共價(jià)鍵鍵能，與分子間力差不多。如H2O

氫鍵鍵能為1883kJmol1，

O—H鍵能為463kJmol1

。

第二十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日2.分子內(nèi)的氫鍵如HOO—NO硝酸OONHO鄰硝基苯酚分子內(nèi)氫鍵由于受環(huán)狀結(jié)構(gòu)的限制，X—H

Y往往不在同一直線上。第二十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日氫鍵形成對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響熔、沸點(diǎn)分子間的氫鍵存在使熔、沸點(diǎn)升高。如HF、H2O、NH3

分子內(nèi)的氫鍵存在使熔、沸點(diǎn)降低。如氫鍵熔點(diǎn)／℃鄰硝基苯酚分子內(nèi)45間位硝基苯酚分子間96對(duì)位硝基苯酚分子間114第二