分子间作用力(精)

1、分子间作用力一.分子间偶极矩 分子内原子间的结合靠化学键, 物质中的分子间存在着分子间作用力.1. 永久偶极分子的正电重心和负电重心不重合, 分子则为极性分子, 其极性的大小可以用偶极矩来度量.双原子分子 HCl 的正负电重心不重合, 是极性分子. 若正电(或负电)重心上的电荷的电量为 q , 正负电重心之间的距离为 d (称偶极矩长), 则偶极矩为: qd以德拜(D)为单位, 当 q = 1.62 库仑 ( 电子所带电量 ), d = 1.0 时, 4.8 D通过下列的数据体会 D 的大小:HI HBr HCl NH3 H2O乙醚/D 0.38 0.79 1.03 1.66 1.85 1.1

2、5永久偶极: 极性分子的偶极矩称为永久偶极.2. 诱导偶极和瞬间偶极非极性分子在外电场的作用下, 可以变成具有一定偶极的极性分子, 而极性分子在外电场作用下, 其偶极也可以增大. 在电场的影响下产生的偶极称为诱导偶极. 诱导偶极用 表示, 其强度大小和电场强度成正比, 也和分子的变形性成正比. 所谓分子的变形性, 即为分子的正负电重心的可分程度, 分子体积越大, 电子越多, 变形性越大.非极性分子无外电场时, 由于运动、碰撞, 原子核和电子的相对位置变化, 其正负电重心可有瞬间的不重合; 极性分子也会由于上述原因改变正负电重心. 这种由于分子在一瞬间正负电重心不重合而造成的偶极叫瞬间偶极. 瞬

3、间偶极和分子的变形性大小有关.二 分子间作用力范德华力 化学键的结合能一般在 1.0kJ/mol 数量级, 而分子间力的能量只有几个 kJ/mol.1.取向力极性分子之间靠永久偶极永久偶极作用称为取向力.仅存在于极性分子之间. 2. 诱导力诱导偶极与永久偶极作用称为诱导力.极性分子作用为电场, 使非极性分子产生诱导偶极或使极性分子的偶极增大(也产生诱导偶极), 这时诱导偶极与永久偶极之间形成诱导力, 因此诱导力存在于极性分子与非极性分子之间, 也存在于极性分子与极性分子之间.3、色散力瞬间偶极瞬间偶极之间有色散力.由于各种分子均有瞬间偶极, 故色散力存在于极性分子极性分子、极性分子非极性分子及

4、非极性分子非极性分子之间. 色散力不仅存在广泛, 而且在分子间力中, 色散力经常是重要的. 观察下面数据:kJ/mol 取向力 诱导力 色散力Ar 00 8.49 HCl 3.305 1.104 16.82取向力、诱导力和色散力统称范德华力, 它具有以下的共性:1) 永远存在于分子之间;2) 力的作用很小;3) 无方向性和饱和性;4) 是近程力，5) 经常是色散力为主.HeNeArKrXe 从左到右原子半径(分子半径)依次增大, 变形性增大, 色散力增强, 分子间结合力增大, 故 b.p. 依次增高. 可见, 范德华力的大小与物质的 m.p.、b.p. 等物理性质有密切联系. 三 氢键1. 氢

5、键的概念以 HF 为例, F 的电负性相当大, 电子对偏向 F, 而 H 几乎成了质子, 这种 H 与其它分子中电负性相当大、r 小的原子相互接近时, 产生一种特殊的分子间力 氢键. 表示为 : FHFH两个条件: 1.与电负性大且 r 小的原子(F, O, N)相连的 H ; 2. 在附近有电负性大, r 小的原子(F, O, N).2. 氢键的特点1饱和性和方向性由于 H 的体积小, 1 个 H 只能形成一个氢键.由于 H 的两侧电负性极大的原子的负电排斥, 使两个原子在 H 两侧呈直线排列. 除非其它外力有较大影响时, 才可能改变方向.2氢键的强度介于化学键和分子间作用力之间, 和电负性

6、有关.FH F O H O NHNE/kJmol-128.0 18.85.43. 氢键对于化合物性质的影响分子间存在氢键时, 大大地影响了分子间的结合力, 故物质的熔点、沸点将升高. CH3CH2-OH 存在分子间氢键，而分子量相同的 H3C-O-CH3 无氢键，故前者的 b.p. 高。HF、HCl、HBr、HI , 从范德华力考虑, 半径依次增大, 色散力增加, b.p. 高, 故 b. P. 为 HI HBr HCl, 但由于 HF 分子间有氢键，故 HF 的b.p. 在这里最高, 破坏了从左到右 b.p. 升高的规律. H2O, NH3 由于氢键的存在, 在同族氢化物中 b.p. 亦是最高.H2O 和 HF 的分子间氢键很强, 以致于分子发生缔合, 以(H2O)2、 (H2O)3、(HF)2、(HF)3 形式存在, 而 (H2O)2 排列最紧密, 4时,