分子间力与氢键ppt课件

1、4.3 分子间力与氢键分子间力与氢键4.3.1 分子的电偶极矩和极化率分子的电偶极矩和极化率4.3.2 分子间力分子间力4.3.3 氢键氢键1.分子的电偶极矩分子的电偶极矩 分子中正、负电荷中心称偶极分子中正、负电荷中心称偶极(dipole),其带的电量分别为其带的电量分别为+Q、 -Q，两偶极间的间，两偶极间的间隔称偶极长度隔称偶极长度(d)。 +-+Q-Qd4.3.1 分子的电偶极矩和极化率分子的电偶极矩和极化率 分子的电偶极矩分子的电偶极矩(dipole moments)：用：用于定量地表示分子的极性大小。于定量地表示分子的极性大小。极性分子极性分子 d 0 0非极性分子非极性分子 d=

2、0 =0dQ 单位：单位：C m 偶极矩是矢量偶极矩是矢量,方向由正电荷中心指向方向由正电荷中心指向负电荷中心。负电荷中心。偶极矩越大，分子的极性越强。偶极矩越大，分子的极性越强。 区分化学键的极性和分子的极性：区分化学键的极性和分子的极性： 双原子分子：键的极性与分子的极性一致双原子分子：键的极性与分子的极性一致 。 多原子分子：键的极性与分子的极性不完多原子分子：键的极性与分子的极性不完 全一致，需思索分子的空间全一致，需思索分子的空间 构型。构型。 偶极矩与分子空间构型的关系偶极矩与分子空间构型的关系双双 原原 子分子分 子子直线形直线形直线形直线形直线形直线形直线形直线形直线形直线形直

3、线形直线形直线形直线形V字形字形直线形直线形V字形字形V字形字形直线形直线形直线形直线形三角锥形三角锥形平面三角形平面三角形四面体形四面体形正四面体形正四面体形正四面体形正四面体形多多 原原 子分子分 子子四四 原原 子分子分 子子五五 原原 子分子分 子子分子式分子式分子式分子式偶极矩偶极矩()/(10-30C.m)偶极矩偶极矩()/(10-30C.m)分子空间构型分子空间构型分子空间构型分子空间构型HFHClHBrHICON2H2HCNH2OH2SSO2CS2CO2NH3BF3CHCl3CH4CCl46. 373. 572. 671. 400. 40009. 856. 175. 333.

4、67004. 9003. 50002.分子的极化率分子的极化率-+ -+ -+ - 在外电场的作用下，非极性分子原来在外电场的作用下，非极性分子原来重合的正、负电荷中心被分开；极性分子重合的正、负电荷中心被分开；极性分子原来不重合的正、负电荷中心被进一步分原来不重合的正、负电荷中心被进一步分开。这种正、负两极被分开的过程叫做分开。这种正、负两极被分开的过程叫做分子的极化。子的极化。 极化率：用于定量地表示分子的变形性极化率：用于定量地表示分子的变形性大小。分子的变形性越大，极化率越大。大小。分子的变形性越大，极化率越大。影响分子变形性大小的要素：影响分子变形性大小的要素：外因：外加电场愈强，分

5、子变形愈厉害；外因：外加电场愈强，分子变形愈厉害；内因：分子愈大，分子变形愈厉害。内因：分子愈大，分子变形愈厉害。分子式分子式 极化率极化率 分子式分子式 极化率极化率 He Ne Ar Kr Xe H2 O2 N2 Cl2 Br2 0.227 0.437 1.81 2.73 4.45 0.892 1.74 1.93 5.01 7.15 HCl HBr HI H2O H2S CO CO2 NH3 CH4 C2H6 2.85 3.86 5.78 1.61 4.05 2.14 2.87 2.39 3.00 4.81 分子的极化率分子的极化率/(1040Cm2 V1)非极性分子的瞬时偶极非极性分子的

6、瞬时偶极之间的相互作用之间的相互作用 分子间具有吸引作用的根本缘由：任何分子都有正、负电中心；任何分子都有变形的性能。 色散力色散力 (dispersion force) (dispersion force)：由于瞬：由于瞬时偶极而产生的分子间相互作用力。时偶极而产生的分子间相互作用力。+_+_+_一大段时间内一大段时间内的大体情况的大体情况每一瞬间每一瞬间+_+_1.色散力色散力4.3.2 分子间力分子间力 色散力与分子极化率有关。极化率大色散力与分子极化率有关。极化率大, ,色散力大。色散力大。 诱导力诱导力(induction force)(induction force)：诱导偶极：诱

7、导偶极与固有偶极之间产生的分子间相互作用力。与固有偶极之间产生的分子间相互作用力。决议诱导力强弱的要素：决议诱导力强弱的要素：极性分子的偶极矩愈大，诱导力愈强。极性分子的偶极矩愈大，诱导力愈强。非极性分子的极化率愈大，诱导力愈强。非极性分子的极化率愈大，诱导力愈强。+_分子离得较远分子离得较远分子接近时分子接近时+_+_2.诱导力诱导力 两个极性分子相互接近时，由于同极相斥、异极相吸，分子发生转动，并按异极相邻形状取向，分子进一步相互接近。 取向力取向力(orientation force) (orientation force) ：极性分：极性分子之间由于固有偶极的取向产生的吸引力。子之间由

8、于固有偶极的取向产生的吸引力。+_+_+_+_分子离得较远分子离得较远 取向3.取向力取向力极性分子的偶极矩愈大，取向力愈强。极性分子的偶极矩愈大，取向力愈强。分子极性分子极性 色散作用色散作用 诱导作用诱导作用 取向作用取向作用 非非-非非 非非-极极 极极-极极 分子间力分子间力(Intermolecular forces)是三种是三种吸引力的总称。吸引力的总称。色散力是分子间力中最主要的一种力。色散力是分子间力中最主要的一种力。分子 取向能 诱导能 色散能 总和 He Ar Xe CO CCl4 HCl HBr HI H2O NH3 0 0 0 0.00021 0 1.2 0.39 0.

9、021 11.9 5.2 0 0 0 0.0037 0 0.36 0.28 0.10 0.65 0.63 0.05 2.9 18 4.6 116 7.8 15 33 2.6 5.6 0.05 2.9 18 4.6 116 9.4 16 33 15 11 分子间的吸引作用分子间的吸引作用(1022 J)分子间力的特点：分子间力的特点：分子间力作用的范围很小分子间力作用的范围很小(普通是普通是300500pm)。分子间力较弱，既无方向性又无饱和性。分子间力较弱，既无方向性又无饱和性。分子间力的大小普通为几分子间力的大小普通为几 kJmol1，比化学键小比化学键小 12 个数量级。个数量级。 He

10、Ne Ar Kr Xe 分分子子量量 小小 大大 极极化化力力 小小 大大 色色散散力力 小小 大大 分分子子间间力力 小小 大大 沸沸点点熔熔点点 低低 高高 水水中中溶溶解解度度 小小 大大 分子间力的意义：分子间力的意义： 决议物质的熔点、沸点、气化热、熔化决议物质的熔点、沸点、气化热、熔化热、蒸气压、溶解度及外表张力等物理性质热、蒸气压、溶解度及外表张力等物理性质的重要要素。的重要要素。4.3.3 氢键氢键 HF HCl HBr HI沸点沸点/oC 85.0 66.7 35.419.9极化率极化率 小小 大大色散力色散力 弱弱 强强 沸点沸点 低低 高高HF为何反常的高？缘由为何反常的

11、高？缘由存在氢键。存在氢键。 HF 分子中，共用电子对剧烈偏向电负分子中，共用电子对剧烈偏向电负性大的性大的 F 原子一侧。在几乎裸露的原子一侧。在几乎裸露的 H 原子原子核与另一个核与另一个 HF 分子中分子中 F 原子的某一孤对电原子的某一孤对电子之间产生的吸引作用称为氢键子之间产生的吸引作用称为氢键(hydrogen bond)。 氢键可表示为氢键可表示为XH Y，X和和Y既可相既可相同，也可不同，都是电负性很大的原子。同，也可不同，都是电负性很大的原子。氢键的构成条件：分子中有氢键的构成条件：分子中有H和电负性大、和电负性大、半径小且有孤对电子的元素半径小且有孤对电子的元素(F ，O，N)构成构成氢键。氢键。氢键的特