中国药科大学 大学化学 分子结构

中国药科大学大学化学分子结构第1页/共168页

一离子键理论一离子键理论的要点

1916年德国科学家Kossel(科塞尔)提出离子键理论。

化学键：当原子结合成分子的时候，相邻原子之间强烈的相互作用。第2页/共168页离子键理论1离子键的本质是阴，阳粒子的静电作用；

离子可以视为点电荷Z1Z2e2/R22没有方向性

球形对称3没有饱和性

只要空间条件的允许，每一个离子吸收尽可能多的带异号电荷的离子第3页/共168页1形成过程以NaCl为例：（1）电子转移形成离子

Na－eˉ=Na+

Cl+eˉ=Clˉ

分别达到Ne和Ar的稀有气体原子的结构，形成稳定离子。（2）靠静电吸引，形成化学键

离子键的形成第4页/共168页Na+Cl－电子转移不稳定稳定第5页/共168页离子键的形成第6页/共168页元素的电负性差要比较大

△χ>1.7,发生电子转移,形成离子键;

△

χ<1.7,不发生电子转移,形成共价键.

2.离子键的形成条件

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化合物中不存在百分之百的离子键,即使是NaF的化学键之中,也有共价键的成分,即除离子间靠静电相互吸引外,尚有共用电子对的作用.△χ>1.7,实际上是指离子键的成分(百分数)大于50%Note:第8页/共168页2）易形成稳定离子

Na+2s22p6,Cl-

3s23p6,达到稀有气体稳定结构.

Ag+

4d10

d轨道全充满的稳定结构.

2.离子键的形成条件

第9页/共168页3）形成离子键,释放能量大在形成离子键时,以放热的形式,释放较大的能量.

2.离子键的形成条件

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离子键的强度（晶格能）晶格能：气态的阴阳离子从无穷远处相互作用形成1mol的离子晶体是放出的能量。（U0）第11页/共168页

离子键的强度（晶格能）第12页/共168页

晶格能U0越大,则形成离子键时放出的能量越多,离子键越强。

离子晶体的熔点越高，硬度越大晶格能

离子晶体不但硬而且脆，在受到冲击之后，电荷易发生错位，使得吸引力降低，而容易破碎。第13页/共168页离子的电荷，电子组态和半径①离子的电荷正离子失去的电子数===在化合物中化合价负离子得到

直接影响到化合物的熔点，沸点，颜色等物理性质，以及离子化合物的化学性质。第14页/共168页②离子的电子构型（电子组态，价层电子构型，外围电子构型）离子的电荷，电子组态和半径

通常普通阴离子都具有稀有气体电子构型，即8电子构型，但是阳离子的电子有以下构型：第15页/共168页2电子构型ns2S区

8电子构型ns2np6S区，P区

18电子构型ds区

18+2电子构型P区

9-17电子构型d区，ds区离子的电子构型对离子型化合物的性质有着本质的影响离子的电荷，电子组态和半径第16页/共168页③离子半径将离子晶体中的离子看成是相切的球体,正负离子的核间距d是r+和r-之和:离子的电荷，电子组态和半径第17页/共168页④

离子半径的变化规律

a)

同主族,从上到下,电子层增加,具有相同电荷数的离子半径增加。

b)

同周期:主族元素,从左至右离子电荷数升高,最高价正离子,半径最小。（过渡元素,离子半径变化规律不明显。）离子的电荷，电子组态和半径第18页/共168页c)同一元素,不同价态的离子,电荷高的半径小。d)同一元素，简单阴离子半径大于原子半径，阳离子半径小于原子半径。e)

一般阴离子半径较大;阳离子半径较小。

f)周期表对角线上,左上元素和右下元素的离子半径相似.如:Li+

和Mg2+,Sc3+

和Zr4+

的半径相似。离子的电荷，电子组态和半径第19页/共168页二价键理论一.路易斯理论

1916年,美国的Lewis提出共价键理论.认为分子中的原子都有形成稀有气体电子结构的趋势,求得本身的稳定.而达到这种结构,并非通过电子转移形成离子键来完成,而是通过共用电子对来实现。第20页/共168页价键理论Lewis的贡献在于提出了一种不同于离子键的新的键型,解释了△χ

比较小的元素之间原子的成键事实.但Lewis没有说明这种键的实质。第21页/共168页1927年,Heitler和London用量子力学处理氢气分子H2,解决了两个氢原子之间化学键的本质问题,使共价键理论从典型的Lewis理论发展到今天的现代共价键理论。价键理论第22页/共168页价键理论第23页/共168页

二价键理论

价键理论

将对H2

的处理结果推广到其它分子中,形成了以量子力学为基础的价键理论(VB法)

共价键的表象是电子对的共用，其本质是原子轨道的重叠，是的电子概率密度变大，增加与原子核的相互吸引而成键。第24页/共168页

共价键的要点：价键理论①自旋方向相反②最大程度重叠1共价键具有饱和性

原子中单电子数决定了共价键的数目.即为共价键的饱和性。第25页/共168页2共价键具有方向性价键理论

要保证最大程度的重叠，只有满足轨道的伸展方向的条件，所以共价键具有方向性。第26页/共168页3共价键的类型价键理论①σ键由两个相同或不相同的原子轨道沿轨道对称轴方向相互重叠而形成的共价键，叫做σ键。

第27页/共168页“头碰头”圆柱型对称价键理论第28页/共168页②π键价键理论

π键特点:成键轨道围绕键轴旋转180°时,图形重合,但符号相反。第29页/共168页“肩并肩”平面反对称价键理论第30页/共168页③

配位共价键价键理论

正常的共价键使用两个原子各提供一个电子形成的，而在有些分子中，形成共价键的电子是由参与成键的两个电子中的一个原子单独提供的，则成为配位共价键（配位键，coordinationbond）第31页/共168页H3NH+Cl3BNH3配位键形成以后，就与一般的共价键没有区别了。思考：用电子配对法解释CO的成键？价键理论第32页/共168页δ键：也是共价键的一种，由两个d轨道四重交盖而成。

价键理论“面对面”第33页/共168页第34页/共168页杂化轨道理论

形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合，在成键过程中可以重新组合成相同数目的新的简并的原子轨道，从而改变了原来原子轨道的状态，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的杂（hybridization），产生的新轨道叫做杂化轨道（hybridorbital）。第35页/共168页杂化轨道理论的要点：杂化轨道理论①能量相近的价电子轨道混合杂化，形成新的价电子轨道，成为杂化轨道；②杂化轨道的数目不变；③杂化轨道的形状，伸展方向发生变化；第36页/共168页杂化类型与分子的空间构型CH4①sp3杂化第37页/共168页杂化类型与分子的空间构型sp3杂化第38页/共168页②sp2杂化BF3杂化类型与分子的空间构型第39页/共168页杂化类型与分子的空间构型sp2杂化第40页/共168页③sp杂化BeCl2杂化类型与分子的空间构型第41页/共168页杂化类型与分子的空间构型sp杂化第42页/共168页④spd杂化

PCl5

三角双锥

5个

spd杂化轨道呈三角双锥形分布，分别与5个Cl的3p成σ键。

杂化类型与分子的空间构型第43页/共168页杂化类型与分子的空间构型第44页/共168页杂化轨道杂化轨道数目键角分子几何构型实例spsp2sp3sp3dsp3d223456直线形平面三角形四面体三角双锥八面体BeCl2,CO2BF3,AlCl3CH4,CCl4PCl5SF6,SiF6180°120°109.5°90°90°,120°杂化类型与分子的空间构型第45页/共168页

等性杂化

：杂化类型与分子的空间构型

杂化后所形成的几个杂化轨道所含原来轨道成分的比例相等，能量完全相同，这种杂化称为等性杂化（equivalent

hybridization）。通常，若参与杂化的原子轨道都含有单电子或都是空轨道，其杂化是等性的。第46页/共168页

不等性杂化

：杂化类型与分子的空间构型

杂化后所形成的几个杂化轨道所含原来轨道成分的比例不相等而能量不完全相同，这种杂化称为不等性杂化（nonequivalent

hybridization）。通常，若参与杂化的原子轨道中，有的已被孤对电子占据，其杂化是不等性的。第47页/共168页杂化类型与分子的空间构型不等性杂化第48页/共168页NH3的不等性杂化第49页/共168页H2O的不等性杂化第50页/共168页杂化类型spsp2sp3不等性sp3参加杂化轨道s+ps+2ps+3ps+3p杂化轨道数目2344键角180o120o109o90o<θ<180o分子空间构型直线型平面三角形四面体三角锥角型中心原子ⅡA（Be）ⅢA（B）ⅣA（C，Si）VA（N，P）ⅥA（O，S）杂化类型与分子的空间构型第51页/共168页

思考题：试用杂化轨道理论解释CH4，C2H4和CO2的分子构型？（已知二氧化碳均为直线型）①确定中心原子，判断杂化方式②给出图示，加以说明第52页/共168页C2H4第53页/共168页杂化轨道理论小结①杂化轨道是价键理论的一部分；②杂化并非是一个实际过程，杂化的实质是波函数Ψ通过线性组合,得到新的波函数,即杂化轨道的波函数，这只是一个数学处理的概念；③运用杂化轨道的理论，我们只能解释分子的空间构型，而无法对分子的空间构型进行预测。第54页/共168页第55页/共168页价层电子互斥理论

杂化轨道理论成功地解释了部分共价分子杂化与空间构型关系，但是，仅用杂化轨道理论预测有时是难以确定的。

1940年美国的SidgwickNV等人相继提出了价层电子对互斥理论（valenceshellelectronpairrepulsiontheory），简称VSEPR法，该法适用于主族元素间形成的ABn型分子或离子。

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价层电子互斥理论的要点：①分子的空间构型与价层电子对的数目和类型相关；②价电子相互排斥，使得价电子相互远离，最终达到平衡（结构对称）价层电子互斥理论第57页/共168页VSEPR方法对分子空间构型的预测LP-LP>LP-BP>BP-BP三键>双键>单键90o>120o>180o

价层电子互斥理论的要点：③价电子之间的排斥作用与电子云的密度有关；第58页/共168页第59页/共168页①确定中心原子的价电子对数目；②确定孤对电子对数目；③确定分子的空间构型；VP价电子对数＝以AXn为例：A的价电子数+X提供的价电子数+负离子电荷（－正离子电荷）2VSEPR方法对分子空间构型的预测第60页/共168页VP价电子对数＝A的价电子数+X提供的价电子数+负离子电荷（－正离子电荷）2①A的价电子数目=A的主族序数；②H和卤素作为配体，每个原子提供一个电子；③O和S不提供电子；④含双键，三键的分子，将双键，三键视为一对电子；⑤单电子近似看做一对电子；VSEPR方法对分子空间构型的预测第61页/共168页＝VP价电子对数LP孤电子对数－BP成键电子对数n-配位原子数试着预测下列分子的空间构型SbCl52-XeF4VSEPR方法对分子空间构型的预测第62页/共168页键连原子孤对电子价电子对数形状理想键角例子图片202直线型180°BeCl2303平面三角形120°BF3213角形120°SO2404四面体109.5°CH4314三角锥109.5°NH3224角形109.5°H2OVSEPR方法对分子空间构型的预测第63页/共168页505三角双锥90°、120°PCl5415变形四面体90°、120°SF4325T型90°ClF3235直线型180°XeF2606八面体90°SF6516四方锥90°BrF5426平面正方形90°XeF4VSEPR方法对分子空间构型的预测第64页/共168页

思考题1：试用价层电子互斥理论解释H3O+，SO2分子的空间构型？

思考题2：试用价层电子互斥理论解释NO2，I3-,HCN分子的空间构型？第65页/共168页第66页/共168页

为什么B2，

O2分子具有顺磁性质？为什么H2+离子中存在单电子键，H2-离子中存在三电子键？这是现代价键理论无法解决的问题。疑惑：第67页/共168页受到外部磁场的影响产生同指向的磁场的特性，顺磁性。受到外部磁场的影响产生斥力，减小外磁场的影响，反磁性（抗磁性）。第68页/共168页低温情况下O2和N2在磁场中的不同表现第69页/共168页分子轨道理论

1932年，美国化学家Mulliken和德国化学家Hund提出了一种新的共价键理论——分子轨道理论（molecularorbitaltheory），即MO法。该理论注意了分子的整体性，因此较好地说明了多原子分子的结构。

目前，该理论在现代共价键理论中占有很重要的地位。第70页/共168页①原子在形成分子时，所有电子都有贡献。分子中的电子不再从属于某个原子，而是在整个分子空间范围内运动。在分子中电子的空间运动状态可用相应的分子轨道波函数ψ（称为分子轨道）来描述。分子轨道理论分子轨道理论的要点：第71页/共168页分子轨道和原子轨道的主要区别在于：在原子中，电子的运动只受1个原子核的作用，原子轨道是单核系统；而在分子中，电子则在所有原子核势场作用下运动，分子轨道是多核系统。原子轨道的名称用s、p、d…符号表示，而分子轨道的名称则相应地用σ、π、δ…符号表示。分子轨道理论第72页/共168页分子轨道可以由分子中原子轨道波函数的线性组合（linearcombinationofatomicorbitals，LCAO）而得到。分子轨道理论分子轨道理论的要点：第73页/共168页原子轨道线性组合的原则（分子轨道是由原子轨道线性组合而得的）：分子轨道理论分子轨道理论的要点：（1）对称性匹配原则

只有对称性匹配的原子轨道才能组合成分子轨道，这称为对称性匹配原则。第74页/共168页符合对称性匹配原则的几种简单的原子轨道组合是，(对x轴)s-s、s-px

、px-px

组成σ分子轨道（对xy平面）py-py

、pz-pz

组成π分子轨道。分子轨道理论第75页/共168页分子轨道理论波瓣符号相同（即＋＋重叠或－－重叠）的两原子轨道组合成成键分子轨道；波瓣符号相反（即＋－重叠）的两原子轨道组合成反键分子轨道。第76页/共168页（2）能量近似原则

在对称性匹配的原子轨道中，只有能量相近的原子轨道才能组合成有效的分子轨道，而且能量愈相近愈好，这称为能量近似原则。分子轨道理论原子轨道线性组合的原则：第77页/共168页（3）轨道最大重叠原则对称性匹配的两个原子轨道进行线性组合时，其重叠程度愈大，则组合成的分子轨道的能量愈低，所形成的化学键愈牢固，这称为轨道最大重叠原则。分子轨道理论原子轨道线性组合的原则：第78页/共168页轨道最大重叠分子轨道理论第79页/共168页σπ第80页/共168页

在上述三条原则中，对称性匹配原则是首要的，它决定原子轨道有无组合成分子轨道的可能性。能量近似原则和轨道最大重叠原则是在符合对称性匹配原则的前提下，决定分子轨道组合效率的问题。分子轨道理论第81页/共168页④电子在分子轨道中的排布也遵守原子轨道电子排布的同样原则，即Pauli不相容原理、能量最低原理和Hund规则。具体排布时，应先知道分子轨道的能级顺序。目前这个顺序主要借助于分子光谱实验来确定。分子轨道理论分子轨道理论的要点：第82页/共168页H2分子的分子轨道能级图同核双原子分子的分子轨道能级图第83页/共168页He2分子的分子轨道能级图同核双原子分子的分子轨道能级图不能形成He2分子第84页/共168页a图：适合O2，F22s2s2p2p同核双原子分子的分子轨道能级图第85页/共168页b图：适合N2，C2，

B22s2s2p2p同核双原子分子的分子轨道能级图第86页/共168页原子轨道分子轨道

2s2pN2O2-4.10-2.07-5.19-2.55-5.69-3.00-2.50-2.741.124.91-7.19-4.79-3.21-3.07-2.32能量(×10-18J)同核双原子分子的分子轨道能级图第87页/共168页N2分子的分子轨道能级图NN第88页/共168页O2分子的分子轨道能级图OO第89页/共168页思考：B2的分子轨道排布式第90页/共168页异核双原子分子的分子轨道能级图等电子体规则第91页/共168页分子轨道理论小结

价键理论明确的键的概念。也成功的给出了一些键的性质以及分子结构的直观图像。但是在解释

H2＋氢分子离子的单电子键的存在以及O2分子等有顺磁性或者大π键的某些分子结构时感到困难。而分子轨道理论可以完美的进行解释。第92页/共168页轨道数守恒定律①n个AO线性组合→n个MO成键轨道：能级低于原子轨道的分子轨道反键轨道：能级高于原子轨道的分子轨道非键轨道：能级等于原子轨道的分子轨道成键与反键轨道成对出现，其余为非键轨道。②线性组合的三个原则对称性匹配能量近似最大重叠③电子排布的三个原则Pauli原理

能量最低Hund规则第93页/共168页化学键理论价键理论(VB)杂化轨道理论(HO)价电子对互斥理论(VSEPR)分子轨道理论(MO)价键理论(VB)简明扼要不能解释分子的几何构型,不能解释分子的磁性杂化轨道理论(HO)可以解释分子的几何构型，但缺乏预见性VSEPR可以预言分子的几何构型，对d0,d5,d10的中心原子有效但不能说明成键原理及键的强度分子轨道理论(MO)引入分子轨道概念，可以说明分子的成键情况，键的强弱和分子的磁性。不能解决构型问题第94页/共168页思考题：比较O2+，O2，O2-，O22-的稳定性，并说明其磁性？O2+>O2>O2->O22-

键级：2.521.51第95页/共168页思考题：比较NO和NO+的稳定性，并说明其磁性NO+>NO第96页/共168页键参数①键级键级＝（成键轨道上的电子数-反键轨道上的电子数）／2键参数化学键的性质

键级可以是整数也可以是分数。一般说来，键级愈高，键愈稳定；键级为零，则表明原子不可能结合成分子。第97页/共168页②键能

在298.15K,105Pa下，理想气态物质（如H2分子），每断开单位物质量的化学键生成气态原子所吸收的能量称为键解离能，用符号D表示。

H—H(g)→2H(g)D(H—H)=432.0kJ·mol-1Cl—Cl(g)→2Cl(g)D(Cl—Cl)=239.7kJ·mol-1

键参数第98页/共168页b)对于多原子分子而言，通常取键解离能的平均值为键能H2O(g)→HO(g)D1=499kJ·mol-1HO(g)→O(g)+H(g)D2=429kJ·mol-1

E(Cl—Cl)=D(Cl—Cl)=239.7kJ·mol-1

a)对于双原子分子而言，键解离能就是该气态分子中共价键的键能E

键参数第99页/共168页③键长

分子中两原子核间的平衡距离称为键长（bonddistance）单键、双键、叁键的键长比较？单键>双键>叁键④键角

分子中键与键之间的夹角称为键角。（bondangle）键参数第100页/共168页思考：键角的大小如何判断？①判断分子的空间构型②分子的空间构型相似，再考虑孤对电子对的影响；③分子的空间构型和孤对电子对都相同，再考虑元素电负性的影响；BCl3，CH4，XeF4和CO2？

CH4与NH3？

NH3与H3O+？第101页/共168页④键的极性键的极性是由于成键原子的电负性不同而引起的.HCl,CO…键参数

非极性共价键（nonpolarcovalentbond）

极性共价键（polarcovalentbond）H2,O2…第102页/共168页键级愈大，键能愈大，键长越短，键越稳定；分子越稳定键参数键长，键角确定了，分子的空间构型也随之确定。第103页/共168页大π键（离域π键）C6H6实验测得：苯中C－C的键长均相等，为139pm。介于C＝C键长（133pm)和C－C键长（154pm）之间。第104页/共168页

1)在同一平面上，且有相互平行的p轨道(或d轨道，或p,d轨道)大键的形成条件2)参与成键的电子数目(m)小于轨道数目(n)的2倍。Пnm3)形成大键的原子轨道能量应相近第105页/共168页大键的形成条件按n和m的大小关系，可将离域π键分成三种类型:

a)正常离域π键m=n,p轨道数目与p电子数目相等.

b)多电子离域π键m>n，即p轨道数少于p电子.

c)缺电子离域π键m<n，p电子数少于p轨道数.第106页/共168页

大键对分子性质的影响⑴使分子稳定性增加

苯：66BF3:46

大键的形成产生离域效应(共轭效应)⑵酸碱性改变

第107页/共168页

⑶

化学反应活性的变化例：CH2=CH-Cl中的Cl的反应活性不及

CH3-CH2-Cl中的Cl的反应活性。⑷其他性质的差异：

CH2=CH-Cl的极性小于CH3-CH2-Cl。

大键对分子性质的影响大键的形成对导电性，颜色也有影响。有大键的物质一般会带有颜色。第108页/共168页第六节分子间作用力和氢键1.共价键的极性

在共价键中，若成键的两个原子的电负性差值为零，则正负电荷中心重合，称为非极性键。H2,O2…第109页/共168页HCl,CO……

在共价键中，若成键的两个原子的电负性差值不为零，则正负电荷中心不重合，称为极性键。分子间作用力和氢键第110页/共168页2.分子的极性

若分子中正电荷中心和负电荷中心重合，则称为非极性分子(Nonpolarmolecules)

，若二者不重合，则称为极性分子(Polarmolecules)。1)由非极性键连接而成的分子，一般是非极性分子。H2，O2，Cl2

，S8…………分子间作用力和氢键第111页/共168页2)由极性键连接的双原子分子，一定是极性分子。3)由极性键连接的多原子分子，则可能是极性分子，也可能是非极性分子。HCl，HF，CO…………分子的极性，不仅决定于元素的电负性（或键的极性），而且还决定于分子的空间构型。

分子间作用力和氢键第112页/共168页多原子分子：键的极性与分子构型

CCl4，非极性；CHCl3,极性。分子间作用力和氢键---分子的极性第113页/共168页多原子分子：键的极性与分子构型虽然含有极性键，但分子结构为对称结构的，一般为非极性分子分子间作用力和氢键第114页/共168页3.分子的偶极矩(Dipolemomentofmolecule)q:一个偶极子的电量d:偶极长度（即分子正、负电荷中心的距离）

极性分子可以看成是由两个点电荷构成的一个电偶极子分子间作用力和氢键第115页/共168页dq-q分子间作用力和氢键第116页/共168页单位：德拜（Debye，D）

1D＝3.336×10-30C·m（库仑·米）表示：（＋）（－）（矢量）对于双原子分子，分子的偶极矩就是双原子分子间化学键的键的偶极矩对于多原子分子，分子的偶极矩近似等于键矩的矢量和。分子间作用力和氢键第117页/共168页的应用：1)判断分子有无极性

＝0非极性分子

≠0极性分子NH3

=1.66D极性分子BCl3

=0非极性分子分子间作用力和氢键第118页/共168页2）判断分子极性的大小3）推断分子的空间结构

NH3和BF3，实验测得这两个分子的偶极矩μ分别为1.66D和0。即NH3分子是极性分子而BF3是非极性分子分子间作用力和氢键的应用：第119页/共168页4.偶极类型1）永久偶极

极性分子的正、负电荷重心不重合，因此分子中始终存在固有的偶极.2）诱导偶极

非极性分子和极性分子中的正负电荷重心在外电场的影响下会发生相对位移所产生的偶极.分子间作用力和氢键第120页/共168页取消外电场时，诱导偶极随即消失。分子间作用力和氢键第121页/共168页分子的极化

分子在外界电场的作用下发生结构上的变化称为极化（polarization)。分子间作用力和氢键

诱导偶极的极性大小决定于电场的强度和分子的变形性第122页/共168页3）瞬间偶极

在某一瞬间，分子的正电荷重心和负电荷重心会发生不重合现象，这时所产生的偶极叫做瞬间偶极.分子间作用力和氢键第123页/共168页

除了化学键，分子键还存在着较弱的相互作用，分子能够凝聚成液体和固体，主要依靠分子间作用力，这种力也叫做范德华力。分子间作用力和氢键分子间的范德华力，是决定了物质的熔点，沸点，溶解度的物理化学性质的重要因素。包括有取向力，诱导力和色散力三个部分。第124页/共168页靠永久偶极间而产生的相互作用力1)取向力（orientationforce)+--++-+-+-+-

存在于已取向的极性分子间的静电引力，称为取向力（或定向力）。

取向力与分子偶极矩的平方成正比，与热力学温度成反比，与分子间距离的7次方成反比。分子间作用力和氢键第125页/共168页Polarmoleculesformliquidsandsolidspartlyasaresultofdipole-dipoleinteractions,theattractionbetweenthepermanentpartialchargesoftheirmolecules.取向力是存在极性分子间的作用力极性分子的永久部分电荷之间的吸引作用分子间作用力和氢键第126页/共168页

在极性分子之间或极性分子与非极性分子之间，由于诱导偶极而产生的吸引力，称为诱导力。

诱导力与极性分子的偶极矩的平方成正比；与被诱导分子的变形性成正比；与分子间距离的7次方成反比。±＋－＋－＋－(2)诱导力分子间作用力和氢键第127页/共168页极性分子-非极性分子之间极性分子-极性分子之间诱导力存在于：诱导力的本质是静电引力分子间作用力和氢键第128页/共168页3）色散力(dispersionforce）分子间作用力和氢键分子间由于瞬间偶极而产生的吸引力称为色散力。

色散力与分子的变形性有关（分子的变形性越大，色散力大），与分子间距离的７次方成反比。第129页/共168页LondonForcesarisesfromtheattractionbetweeninstantaneouselectricdipolesonneighboringmoleculesandactsbetweenalltypesofmolecules;itsstrengthincreaseswithincreasingnumberofelectronsandhencewithmolarmass.Iftwomoleculeshavethesameformula,theLondonforcesarestrongerforthemoleculewiththemorelinearshape.分子间作用力和氢键第130页/共168页1）分子量愈大，色散力愈大；2）相同组成时，线性分子的色散力较大。如：正戊烷，bp=36.1°C.而(CH3)4C,bp=9.5°C.分子间作用力和氢键第131页/共168页色散力特点:b）色散力是主要的分子间作用力。c）分子量越大，色散力越大非极性分子-非极性分子之间极性分子-非极性分子之间极性分子-极性分子之间a）存在于任何分子之间分子间作用力和氢键第132页/共168页

在大多数分子中，色散力是主要的，只有在强极性分子中，取向力才占主导地位。分子分子偶极矩m/D分子极化率a/10–24cm3取向力kJ/mol诱导力kJ/mol色散力kJ/mol范德华力kJ/molAr01.63008.508.50CO0.101.990.0030.0088.758.75HI0.385.400.0250.11325.8726.00HBr0.783.580.690.50221.9423.11HCl1.032.653.311.0016.8321.14NH31.472.2413.311.5514.9529.60H2O1.941.4836.391.939.0047.31分子间作用力和氢键第133页/共168页分子间作用力和氢键范德华力第134页/共168页范德华力的特点(1)键能小，只有几个至几十个kJ·mol-1，比化学键小1-2个数量级。(2)它是永远存在于分子或原子间的一种作用力。(3)不具有方向性和饱和性。(4)静电短程力(分子距离越大，范德华引力越小）(5)以色散力为主。

(6)取向力与温度有关，诱导力，色散力受温度影响不大,而取决于分子的变形性。第135页/共168页5)对物质熔点、沸点、溶解度的影响

（1）熔点、沸点

在常温下，F2，Cl2是气体，Br2是液体，I2是固体

这是因为从F2→I2的分子量的增加，分子的变形性增加，由此而产生的瞬时偶极的极性也就增加，色散力随之增大，因此从F2→I2沸点、熔点依次升高。

分子间作用力和氢键第136页/共168页HClHBrHImp158K188K206K237K222K185Kbp分子量大范德华力大分子间作用力和氢键第137页/共168页（2）溶解度a)溶质和溶剂的分子间力愈大，则溶质在溶剂中的溶解度也愈大。稀有气体从He到Xe在水中的溶解度依次是增大的

b)当具有相似分子间力的溶质、溶剂分子混合时，两者易互溶，“相似相溶原理”I2易溶于苯或CCl4而不易溶于水

分子间作用力和氢键第138页/共168页思考题：色散力之存在于非极性分子之间（）取向力只存在于极性分子之间（）第139页/共168页3.氢键（HydrogenBond）Hydrogenbonding,whichoccursbetweenoxygen,nitrogen,andfluorineatomsbondedtohydrogenatoms,isthestrongesttypeofintermolecularforce.O,N,F原子之间通过H原子连接而成；最强的分子间力。第140页/共168页A—H……B形成氢键的条件：①有一个与电负性很大的原子A形成共价键的氢原子；②有另一个电负性很大并且有孤对电子的原子

B（F、O、N）。分子间作用力和氢键第141页/共168页氢键的特点：

(A、B距离远，斥力最小）(由于空间位置的原因)（1）氢键作用强于范德华力但弱于化学键。方向性：分子键形成的氢键是直线型的（即A、H、B三个原子在一条直线上）。饱和性：

一般情况下，一个氢原子只能和一个B原子形成氢键。（2）氢键具有方向性和饱和性分子间作用力和氢键第142页/共168页3）氢键强弱和H两侧的原子的电负性有关F—H……F>O—H……O>O—H……N>N—H……N>O—H……Cl

>O—H……S分子间作用力和氢键第143页/共168页4）氢键的类型

氢键分为分子间氢键和分子内氢键

分子间作用力和氢键第144页/共168页分子间氢键是一个分子的A—H与另一个分子的B作用而形成的氢键

冰的结构分子间作用力和氢键第145页/共168页分子间作用力和氢键第146页/共168页分子内氢键为一个分子的A—H与其内部的B作用而形成的氢键

分子内氢键不可能在一条直线上

分子间作用力和氢键第147页/共168页思考题乙二醇分子中存在那些氢键？由于空间位阻的影响，只能存在分子间氢键第148页/共168页比较邻硝基苯酚，间硝基苯酚，对硝基苯酚的熔点？思考题第149页/共168页5)氢键对物质物理化学性质的影响

分子间作用力和氢键第150页/共168页分子内氢键使化合物的熔点、沸点降低

邻位硝基苯酚，其熔点45℃(分子内氢键)间位硝基苯酚，其熔点为96℃(分子间氢键)溶解度（S）分子间氢键：使S增大分子内氢键：极性溶剂，使S减小非极性溶剂，使S增大分子间作用力和氢键分子间氢键使化合物的熔点、沸点升高

第151页/共168页氢键对生物体内的蛋白质和脱氧核糖核酸（DNA）的性质起着重要作用。分子间作用力和氢键第152页/共168页分子间作用力和氢键第153页/共168页分子间作用力(IntermolecularForces)Typeofinteraction类型Typicalenergy(kJ/mol)作用力大小Interactingspecies分子类型dipole-dipole取向力0～3polarmolecules极性分子Induced-dipole诱导力0～1p