143-4-1液体的物理性质

1、 双原子分子双原子分子 HCl 的正负电重心不重合，是极性分子。若正的正负电重心不重合，是极性分子。若正电（电（ 和负电和负电 ）重心上的电荷的电量为）重心上的电荷的电量为 q ，正负电重心之间的距正负电重心之间的距离为离为 d （ 称偶极矩长称偶极矩长 ），则偶极矩），则偶极矩 = q d 。 4 分子间作用力分子间作用力 分子内原子间的结合靠化学键，物质中分子间存在着分子间分子内原子间的结合靠化学键，物质中分子间存在着分子间作用力。作用力。 一一 分子的偶极矩分子的偶极矩 1 永久偶极永久偶极 分子的正电重心和负电重心不重合，则为极性分子，其极性分子的正电重心和负电重心不重合，则为极性分子

2、，其极性的大小可以用偶极矩的大小可以用偶极矩 来度量。来度量。 偶极矩以德拜（偶极矩以德拜（D）为单位，当为单位，当 q = 1.62 101 9 库仑（电库仑（电子的电量子的电量 ），）， d = 1.0 1010 m ( ) 时，时， = 4.8 D 。 双原子分子的偶极矩就是极性键的键矩。双原子分子的偶极矩就是极性键的键矩。 可以通过下列的数据体会偶极矩单位可以通过下列的数据体会偶极矩单位 D 的大小：的大小： HI HBr HCl NH3 H2O 乙醚乙醚 / D 0.38 0.79 1.03 1.66 1.85 1.15 极性分子的偶极矩称为永久偶极。极性分子的偶极矩称为永久偶极。B

3、ClClCl 非极性分子偶极矩为零，但各键矩不一定为零，如非极性分子偶极矩为零，但各键矩不一定为零，如 BCl 3 。BCl3 分子分子O偶极矩HH键矩矢量H2O 分子分子 多原子分子的偶极矩是各键矩的矢量和，如多原子分子的偶极矩是各键矩的矢量和，如 H2O 分子分子 。 非极性分子在外电场的非极性分子在外电场的作用下，可以变成具有一定作用下，可以变成具有一定偶极矩的极性分子。偶极矩的极性分子。_ _ = 0 诱导偶极用诱导偶极用 表示，表示， 其强度大小和电场强度成正比，也和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，即分子的正负电重心分子的变形性成正比。所谓分子的

4、变形性，即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。的可分程度，分子体积越大，电子越多，变形性越大。2 诱导偶极和瞬间偶极诱导偶极和瞬间偶极 而极性分子在外电场作而极性分子在外电场作用下，其偶极也可以增大。用下，其偶极也可以增大。在电场的影响下产生的偶极在电场的影响下产生的偶极称为诱导偶极。称为诱导偶极。 二二 分子间作用力分子间作用力 范德华力范德华力 化学键的结合能一般在化学键的结合能一般在 1.0 10 2 kJ mol1 数量级，而分数量级，而分子间力的能量只有几个子间力的能量只有几个 kJ mol1 。 非极性分子在无外电场作用时，由于运动、碰撞，原子核和非极性

5、分子在无外电场作用时，由于运动、碰撞，原子核和电子的相对位置变化电子的相对位置变化 其正负电重心可有瞬间的不重合；极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。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。间偶极。 瞬间偶极和分子的变形性大小有关。瞬间偶极和分子的变形性大小有关。 1 取向力取向力 极性分子之间的永久偶极极性分子之间的永久偶极 永久偶极作用称为取向力，永久偶极作用称为取向力，它仅存它仅存在于极性分子之间，在于极性分子之间， F 2 。 3 色散力色

6、散力 瞬间偶极瞬间偶极 瞬间偶极之间有色散力。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由于各种分子均有瞬间偶极，故色散力存在于极性分和和极性极性分子，极性分子分子，极性分子和和非极性分子及非极性分子非极性分子及非极性分子和和非极性分子之间非极性分子之间 。 2 诱导力诱导力 诱导偶极诱导偶极 永久偶极之间的作用称为诱导力。永久偶极之间的作用称为诱导力。 极性分子作为电场，使非极性分子产生诱导偶极或使极性分极性分子作为电场，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子的偶极增大（也产生诱导偶极），这时诱导偶极与永久偶极

7、之间产生诱导力。因此诱导力存在于极性分子与非极性分子之间，间产生诱导力。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。也存在于极性分子与极性分子之间。 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。下面的数据可以说明这一点。要的。下面的数据可以说明这一点。 取向力、诱导力和色散力统称范德华力，具有以下的共性：取向力、诱导力和色散力统称范德华力，具有以下的共性： a ) 永远存在于分子之间；永远存在于分子之间； b ) 力的作用很小；力的作用很小； c ) 无方向性和饱和性；无方向性和饱和性； d ) 是

8、近程力，是近程力，F 1 / r7； e ) 经常是以色散力为主。经常是以色散力为主。 kJmol1 取向力取向力 诱导力诱导力 色散力色散力 Ar 0 0 8.49 He、Ne、Ar、Kr、Xe 从左到右原子半径（分子半径）依从左到右原子半径（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. 等物理性质有关。等物理性质有关。 HCl 3.305 1.104 16.82 三三 氢氢 键键 1 氢键的概念氢键的概念

9、以以 HF 为例，为例，F 的电负性相当大的电负性相当大， r 相当相当小，电子对偏向小，电子对偏向 F，而而 H 几乎成了质子。这种几乎成了质子。这种 H 与其它分子中电负性相当大、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小的原子相互接近时，产生一种特殊的分子间力 氢键氢键 。 表表示为示为 如如 F H F H 氢键的形成有两个两个条件：氢键的形成有两个两个条件： 1 与电负性大且与电负性大且 r 小的原子小的原子 ( F，O， N ) 相连的相连的 H ； 2 在附近有电负性大，在附近有电负性大，r 小的原子小的原子 ( F，O，N ) 。 又如水分子之间

10、的氢键又如水分子之间的氢键 由于由于 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，才改变方向。两侧呈直线排列。除非其它外力有较大影响时，才改变方向。 2氢键的强度氢键的强度 氢键的强度氢键的强度介于化学键和分子间作用力之间，其大小和介于化学键和分子间作用力之间，其大小和 H 两侧的原子的两侧的原子的电负性有关，见下列氢键的键能数据。电负性有关，见下列氢键的键能数据。 F H F O H O N H N E / kJ mol1 28.0 18.8 5.4 3分子内氢键分子内氢键 上面谈的氢键均在分

11、子间形成，若上面谈的氢键均在分子间形成，若 H 两侧的电负性大的原两侧的电负性大的原子属于同一分子，则为分子内氢键。子属于同一分子，则为分子内氢键。 2 氢键的特点氢键的特点 1饱和性和方向性饱和性和方向性 由于由于 H 的体积小，的体积小，1 个个 H 只能形成一个氢键只能形成一个氢键 。HONOO邻硝基苯酚邻硝基苯酚 3 氢键对于化合物性质的影响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。的熔点、沸点将升高。 HF HCl HBr HI半径依次增大，色散力增加，半径依次增大，色散力增加

12、，b. p. 依次增高，依次增高， HCl HBr HI 但由于但由于 HF 分子间有氢键，故分子间有氢键，故 HF 的的 b. p. 在这个序列中最高，在这个序列中最高，破坏了从左到右破坏了从左到右 b. p. 升高的规律。升高的规律。 H2O，NH3 由于分子间氢键由于分子间氢键的存在，在同族氢化物中的存在，在同族氢化物中 b. p. 亦是最高。亦是最高。HNOOO如如 HNO3 CH3CH2OHH3COCH3 存在分子间氢键，而分子量存在分子间氢键，而分子量相同的相同的 无分子间氢键无分子间氢键 ，故前者的，故前者的 b. p. 高高 。 典型的例子是对硝基苯酚和邻硝基苯酚典型的例子是对硝基苯酚和邻硝基苯酚 ： 可以形成分子内氢键时，势必削弱分子间氢键的形成。故有可以形成分子内氢键时，势必削弱分子间氢键的形成。故有分子内氢键的化合物的沸点，熔点不是很高。分子内氢键的化合物的沸点，熔点不是很高。 H2O 分子间，分子间，HF 分子间氢键很强，以致于分子发生缔合。分子间氢键很强，以致于分子发生缔合。 经常经常以