普通化学：第二章-原子结构、分子结构与化学键8

1、作业 下册P142：2，5，6；上册P141：1；P146：2氢键特征：a. 比化学键弱，2040 kJ/mol，比范德华引力稍强FH-F OH-O NH-N 29 1834 5.4b. 有方向性和饱和性在液态，直线型，H- （2配位） 晶态，折线型， H （2或3配位） M.P. 45 96 114（分子内氢键） （分子间氢键）c. 氢键键长是指XH- Y中X原子中心到Y原子中心的距离，比范德华半径之和要小，但比共价半径之和要大得多d. 除F, O, N之外，Cl的电负性和N相同，但半径比N大，只能形成极弱氢键(O-HCl)。O-HS氢键更弱。C因电负性甚小，一般不形成氢键。氢键的本质是一种

2、较强的具有方向性的静电引力。 水中氢键 冰中氢键冰的结构中，每一个O原子周围有4个H原子： 2个H是共价结合，2个H是氢键结合，形成很多空洞，所以冰的密度小于水。冰熔化时，部分氢键被破坏，随着温度升高，水中氢键不断破坏，使水的体积进一步收缩，密度增大。如果温度再升高，由于热膨胀使水的密度又降低。4 C时水的密度最大。 由于需要克服氢键而付出额外的能量，所以水的比热比其它液体都大。甚至升温至100 C 时，水中仍有氢键存在，使得其蒸发热也大于其它液体。蛋白质肽链中的氢键：a螺旋： b折叠：b转角：2. 极性分子与非极性分子双原子分子 同核 键非极性 分子非极性，如：O2 异核 键极性 分子极性如

3、HFHClHBrHI(X) （Pauling）3.983.162.962.66（H 2.20）（P107）1.831.110.8280.448产生极性的原因：电负性差别，正负电荷重心分离。极性强弱由偶极矩表示：dq d 正负电荷重心间距离，q 偶极电荷量单位Debye德拜D 1D1018静电单位厘米3.3361030 cm多原子分子：同核与双原子分子相同，没有极性；异核，键的极性与分子的极性不一定一致，分子的极性由分子的对称性决定。CO2 0H2O 1.84BF3 0CCl4 0CHCl3 1.85 1 2 3 =0NH3 =1.46NF3 =0.23. 极性分子和离子间的静电作用力 此作用力

4、对距离很敏感，在离子化合物的极性溶剂溶液中是重要的作用力，如水合离子：Na(H2O)x+，F(H2O)y，H3O+等。4. 范德华力是使实际气体与理想气体方程偏离的作用力；也是使气体凝聚组成液态及分子晶体的作用力。特征：）短程作用，与1/r6相关，对距离更敏感）弱的作用力 220 kJ/mol）无方向性和饱和性可分为：) 永久偶极永久偶极间作用力，又称“取向力” K 波兹曼常数，T 绝对温度对同类分子1 2 ，则E取向 m4) 永久偶极诱导偶极间作用力，又称“诱导力” 极化率，与非极性分子的变形性有关。iii）瞬时偶极瞬时偶极间作用力，又称“色散力”因核振动与电子快速运动会产生瞬时的电荷重心分

5、离，形成瞬时偶极。 I为电离能。上式与色散公式形式相似，称为“色散力”，色散力是稀有气体凝聚的主要作用力取向力诱导力色散力极性分子之间极性与非极性非极性之间（D）取向力诱导力色散力（kJ/mol）Ar0.000.000.008.50CO0.120.0030.0088.75HI0.300.0250.11025.90NH31.4612.301.5514.90H2O1.8536.391.939.00随着原子量的增加，原子的变形性增加，诱导力和色散力增加，熔点和沸点增加。范德华半径:当分子借van der waals引力相互靠近时，其接近程度是有限的。因为分子相互非常接近时，电子云又会互相排斥而使分子

6、远离。引力和斥力达成平衡时，分子间保持一定的“接触距离”。相邻两个分子中相互接触的那两个原子的核间距离的一半叫做“van der waals半径”。5. 疏水相互作用是在生命科学，超分子化学中非常重要的一种弱相互作用。有机分子中易溶于水的基团为亲水基团；易溶于非极性溶剂的基团为亲油基团或疏水基团。现象：当疏水基团与水在一起时，因疏水相互作用，疏水基团相互靠拢甚至结合起来，如：油、水混合物；洗洁精原因：) 在疏水基团与水共同体系中存在着水的取向力E H2O取向，水与疏水基团的E诱导以及疏水基团之间的E色散， E H2O取向 E诱导 E色散 E H2O取向排挤了疏水基团使其靠拢。） 由于疏水相互作

7、用，使疏水基团相互靠拢，原子疏水基团周围的水分子外壳层破坏，增加了水的无序化程度，使体系的熵增加，趋向于更加稳定。6. 蛋白质分子结构20种氨基酸： P416一级结构通过共价键连接，二级机构通过氢键连接，三级和四级结构通过二硫键、氢键、静电相互作用、疏水、范德华力连接 7. 核酸分子结构：核苷酸碱基是平面堆积，两个碱基之间的距离是0.34 nm。四种碱基的比例是A与T相同，G与C相同。两条链通过氢键、静电排斥、疏水相互作用等形成双螺旋结构。DNA分子两条链互补，从信息的角度似乎是多余的，从稳定性来看，一条链有问题的话可以通过另一条链来修补。碱基携带遗传信息，又是化学上的活泼基团，需要保护。DN

8、A双螺旋为碱基抵抗化学攻击提供了保护。8. 分子自组装化学自组装是指构筑基元通过非共价键作用自发地形成有序结构的过程，是创造具有多层次结构与功能的新材料的重要途径，是国际学术前沿研究领域。20世纪化学合成和分离了2285万种新化合物，自组装可以利用同样的化合物制备出具有不同性质和功能的新物质：自组装是从自然界得到的启发：艾滋病毒SARs病毒Volker Mailander 等，Biomacromolecules 2009, 10, 23792400自组装材料特点：（1）构筑单元可以是无机分子，有机小分子，合成高分子，以及生物大分子等；（2）分子自组装的实现依赖于分子间的弱相互作用，它包括氢键、静电、范德华力、疏水作用等。这些弱相互作用往往呈现加和性与协同性，并具有一定的方向性和选择性，其总的结合力不亚于化学键，因此通过分子自组装构筑的材料同样具有很高