分子间作用力(精)

4.2 分子间作用力与超分子化学4.2.1 分子间作用力1. 分子间作用力(van de Walls Interaction)在物质的凝聚态中，除了分子内相邻原子间存在的强烈的化学键外，分子和分子之间还存在着一种较弱的吸引力——分子间作用力。

早在1972年，范德华（van de Walls）就已注意到这种力的存在，并考虑这种力的影响和分子本身占有体积的事实，提出了著名的范德华状态方程式。

所以分子间作用力也称为范德华引力。

范德华引力是决定物质的熔点、沸点、气化热、熔化热、溶解热、表面张力、粘度等物理化学性质的主要因素。

分子间主要作用包括：荷电基团、偶极子、诱导偶极子之间的相互作用，氢键、疏水基团相互作用、π…π堆叠作用以及非键电子推斥作用等。

大多数分子的分子间作用能在10kJ·mol-1以下，比一般的共价键键能小1~2个数量级，作用范围在300~500pm。

荷电基团间的静电作用的本质与离子键相当，又称盐键，例如—COO-…+H3N —，其作用能正比于互相作用的基团间荷电的数量，与基团电荷重心间的距离成反比。

偶极子、诱导偶极子和高级电极矩(如四极矩)间的相互作用，通称范德华作用。

氢键作用是分子间最重要的强相互作用，下面将详细介绍。

疏水基团相互作用是指极性基团间的静电作用和氢键使极性基团倾向于聚集在一起，因而排挤疏水基团，使疏水基团相互聚集所产生的能量效应和熵效应。

在蛋白质分子中，疏水侧链基团如苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸等较大的疏水基团，受水溶液中溶剂水分子的排挤，使溶液中蛋白质分子的构象趋向于把极性基团分布在分子表面，和溶剂分子形成氢键和盐键，而非极性基团聚集成疏水区，藏在分子的内部，这种效应即为疏水基团相互作用。

据测定使两个>CH2基团聚集在一起形成>CH2…H2C＜的稳定能约达3kJ·mol-1。

π…π堆叠作用是两个或多个平面型的芳香环平行地堆叠在一起产生的能量效应。

分子间作用力的概念
分子间作用力是指分子之间相互吸引或排斥的力量，这些力量
对物质的性质和行为起着至关重要的作用。

分子间作用力可以分为
几种类型，包括静电力、范德华力、氢键和离子键等。

静电力是由于分子内部正负电荷的相互吸引而产生的力量。

当
两个分子之间存在正负电荷时，它们会相互吸引，形成静电作用力。

这种力量在离子化合物中特别显著，如氯化钠（食盐）中的钠离子
和氯离子之间的静电作用力。

范德华力是一种由于分子之间的瞬时偶极矩而产生的吸引力。

即使没有永久的电荷分布，分子中的电子云也会在瞬间形成偶极矩，从而产生范德华力。

这种力量在非极性分子之间起着重要作用，例
如在液体和气体中。

氢键是一种特殊的分子间作用力，它是由于氢原子与高电负性
原子（如氧、氮或氟）之间的相互吸引而产生的。

氢键在水分子和
蛋白质等生物分子中起着至关重要的作用，影响着它们的结构和功能。

离子键是由正负离子之间的静电作用力产生的一种强大的分子间作用力。

这种力量在离子化合物中起着至关重要的作用，如氯化钠和硫酸铜等。

分子间作用力的强弱直接影响着物质的性质和行为。

通过了解分子间作用力的类型和特点，我们可以更好地理解物质的性质，从而为材料设计和化学反应提供指导。

因此，分子间作用力的概念对于化学和材料科学具有重要意义。

分子间的作用力上面已经讨论了三种基本类型的化学键，它们都是分子内部原子间较强的结合力，是决定分子化学性质的主要因素。

在分子与分子之间还存在着较弱的作用力，它是决定物质的沸点、熔点、溶解度等物理性质的重要因素。

为了更好地说明分子间作用力，先谈一下分子极化的问题。

一、分子极化任何分子都有正、负电重心，任何分子又都有变形的性能。

因而在外电场的作用下，分子的电荷重心可发生相对的位移，即分子发生变形，这个过程就叫分子的极化（被极化）。

例如非极性分子，正、负电重心是重合的，但在外电场作用下，正负电重心可被拉开，发生变形并产生偶极（图3－59），这叫诱导偶极（外电场除去，偶极也消除）。

对于极性分子，其本身具有偶极这叫固有偶极，在没有外电场作用时极性分子的固有偶极由于热运动，而杂乱排列。

但在外电场作用下杂乱无章的极性分子可按电场方向定向排列起来，同时由于电场的作用而使偶极加大（固有偶极加诱导偶极）产生一定的变形（图3－60）。

由上可看出，无论非极性分子还是极性分子在外电场作用下都可发生极化作用。

二、分子间力的形成如果将外电场换成极性分子自身所产生的电场，这就与上述情况相似，彼此有相互作用，也就产生了分子间力，下面就分别来分析这方面的情况。

1.取向力当极性分子和极性分子相互接近时，它们的固有偶极的同极相斥而异极相吸，就使得极性分子按一定方向排列（图3－61），因而产生了分子间的作用力，这种力叫取向力。

显然，极性分子的偶极矩越大，取向力越大。

这种力只存在于极性分子与极性分子之间。

2.诱导力当极性分子和非极性分子相接近时，非极性分子在极性分子的固有偶极的作用下，发生极化，而产生诱导偶极，然后诱导偶极与极性分子固有偶极相互吸引（图3——62）。

这种由于诱导偶极而产生的作用力，称为诱导力。

这种力产生于极性分子与非极性分子之间，当然极性分子与极性分子之间也互相诱导，因而也有这种力。

3.色散力非极性分子与非极性分子之间有无作用力？实验指出，N2、O2、H2……等气体，只要充分降温，都可以转变成液态和固态。

分子间的作用力
分子间作用力的类型有：氢键、范德华力、卤键。

其中范德华力又可以分为三种作用力：取向力、诱导力和色散力。

极性分子与极性分子之间，取向力、诱导力、色散力都存在。

极性分子与非极性分子之间，则存在诱导力和色散力。

非极性分子与非极性分子之间，则只存在色散力。

（1）取向力：发生在极性分子与极性分子之间。

由于极性分子的电性分布不均匀，一端带正电，一端带负电，形成偶极。

因此，当两个极性分子相互接近时，由于它们偶极的同极相斥，异极相吸，二个分子必将发生相对转动。

这种偶极子的相互转动，就使偶极子的相反的极相对，叫做“取向”。

这种由于极性分子的取向而产生的分子间的作用力，叫做取向力。

（2）诱导力：发生在极性分子与非极性分子之间以及极性分子之间。

在极性分子和非极性分子间，由于极性分子的影响，会使非极性分子的电子云与原子核发生相对位移，产生诱导偶极，与原极性分子的固有偶极相互吸引，这种诱导偶极间产生的作用力叫诱导力。

同样地极性分子间既具有取向力，又具有诱导力。

（3）色散力：当非极性分子相互接近时，由于每个分
子的电子不断运动和原子核的不断振动，经常发生电子云和原子核之间的瞬时相对位移，产生瞬时偶极。

而这种瞬时偶极又会诱导邻近分子也产生和它相吸引的瞬时偶极。

由于瞬时偶极间的不断重复作用，使得分子间始终存在着引力，因其计算公式与光色散公式相似而称为色散力。

分子间作用力的表现引言：分子间作用力是指分子之间相互吸引或排斥的力量，是物质世界中的基本力量之一。

分子间作用力的表现形式多种多样，包括范德华力、静电作用力、氢键等。

本文将从不同的角度介绍分子间作用力的表现。

一、范德华力范德华力是分子间最常见的一种作用力。

它是由于分子中的电子云不断运动所产生的临时电荷引起的。

当两个分子接近时，它们的电子云会发生共振，形成瞬时偶极子，从而使分子之间产生引力。

范德华力的大小与分子的极性、电子云的分布等因素有关。

范德华力的表现形式多样，例如液体的粘性、气体的凝聚等都与范德华力有关。

二、静电作用力静电作用力是指带电粒子之间相互作用的力量，也是一种常见的分子间作用力。

当两个带电分子或离子相互靠近时，它们之间会发生静电相互作用，产生引力或斥力。

静电作用力的大小与带电粒子的电荷量、距离等因素有关。

静电作用力的表现形式包括静电吸附、静电排斥等现象。

三、氢键氢键是一种特殊的分子间作用力，它是由于氢原子与较电负性的原子（如氮、氧、氟等）形成的。

氢键的形成需要有一个氢原子与一个较电负性的原子之间的共享电子对。

氢键的强度与氢键中的氢键合伙原子之间的距离和角度有关。

氢键的表现形式广泛，包括水的高沸点、蛋白质的三维结构稳定等。

四、疏水作用疏水作用是一种分子间的力量，它是由于非极性分子之间的相互作用所产生的。

疏水作用的强度与分子的亲水性有关，亲水性越强，疏水作用越弱。

疏水作用的表现形式包括液体的表面张力、脂肪酸的聚集等。

五、范德华力与静电作用力的共同表现范德华力和静电作用力在某些情况下会共同表现。

例如，当两个带电分子或离子之间的距离较远时，范德华力是主导作用力；而当它们之间的距离较近时，静电作用力会逐渐增大，范德华力相对减小。

这种共同表现使得分子间作用力更加复杂而多样化。

结论：分子间作用力的表现形式多种多样，包括范德华力、静电作用力、氢键等。

这些力量的作用使得物质在不同条件下呈现出各种不同的性质与现象。

分子间作用力的定义分子间作用力是指分子之间相互作用的力量。

在物质世界中，分子是构成物质的基本单位，分子间的相互作用力是物质性质的重要决定因素之一。

分子间作用力包括范德华力、氢键、离子键和共价键等。

范德华力是分子间较弱的吸引力，主要由于电子的运动引起的电荷分布不均所产生。

分子中的电子云是随机分布的，当两个分子靠近时，它们的电子云会发生瞬时偶极矩的形成，从而导致分子间的吸引力。

这种力量的大小与分子的极性和形状有关，一般来说，极性分子的范德华力较强，而非极性分子的范德华力较弱。

氢键是分子间的一种特殊的强吸引力。

当氢原子与高电负性原子（如氧原子、氮原子和氟原子）连接时，会形成氢键。

氢键的形成是由于氢原子的电子云被高电负性原子吸引，从而使氢原子带有正电荷，形成一个带正电的氢离子。

这个正电荷可以与其他电负性原子的孤对电子形成吸引力，从而形成氢键。

离子键是由正负电荷之间的相互吸引形成的。

当一个或多个电子从一个原子转移到另一个原子时，会形成带正电荷的阳离子和带负电荷的阴离子。

这些离子之间的相互吸引力就是离子键。

离子键通常在金属与非金属之间或非金属与非金属之间形成，具有较高的熔点和沸点。

共价键是分子中最强的一种化学键。

它是由两个原子之间共享一个或多个电子而形成的。

共价键的形成是由于两个原子的外层电子云重叠，从而形成一个共享电子对。

共价键可以是单键、双键或三键，其强度随着键数的增加而增加。

共价键在有机化合物中非常常见，它决定了有机化合物的性质和反应。

分子间作用力是物质中分子之间相互作用的重要力量。

它们影响着物质的性质和行为。

例如，在液体和固体中，分子间作用力导致了分子的紧密排列，使物质具有一定的形状和体积。

在气体中，分子间作用力相对较弱，分子之间的距离较大，使气体具有流动性和可压缩性。

除了以上提到的范德华力、氢键、离子键和共价键外，还有其他一些分子间作用力，如疏水作用和π-π相互作用。

疏水作用是指非极性分子之间的排斥力，使其在水中聚集形成水合球或胶束。

分子间作用力
分子间作用力是分子之间相互作用的力量，它对物质的性质和行为产生重要影响。

这些作用力影响着液体的表面张力、气体的压强、固体的熔点和沸点等物理性质。

在化学反应中，分子间作用力也扮演着重要角色，影响反应速率和产率。

分子间作用力可以分为几种主要类型：范德华力、氢键、离子键和共价键。

范德华力是非极性分子之间的弱作用力，它是由于电子在空间中的不均匀分布而产生的。

氢键是一种特殊的静电相互作用力，它发生在一个电负性较高的氢原子与一个电负性较低的原子之间。

离子键则是由正负电荷之间的相互吸引力产生的。

共价键则是由原子之间共享电子形成的。

这些分子间作用力的强弱决定了物质的性质。

例如，范德华力较弱，因此非极性物质通常具有较低的沸点和熔点。

氢键较强，使得水具有较高的沸点和熔点，以及较大的表面张力。

离子键较强，导致离子晶体具有高熔点，而共价键通常具有较高的强度和熔点。

在化学反应中，分子间作用力也可以影响反应的进行。

例如，在溶剂中，分子间作用力可以使溶质分子离解，促进化学反应的发生。

此外，在催化剂的作用下，分子间作用力可以调节反应的速率和选择性。

总而言之，分子间作用力是决定物质性质和化学反应过程的重要因素，它们的强弱和类型对物质的性质和行为产生重要影响。

理想溶液分子间作用力
分子间作用力包括色散力、诱导力、取向力。

分子作用力产生于分子或原子之间的静电相互作用。

（1）色散力：瞬时偶极和瞬时偶极之间产生的吸引力。

瞬时极化：由于分子在某瞬间正负电荷中心不重合所产生的`一种极化。

色散力普遍存在于一切分子之间。

（2）诱导力：由固有极化和诱导极化之间所产生的吸引力。

诱导偶极：由于分子受外界电场包括极性分子固有偶极场的影响所产生的一种偶极。

诱导力存有于极性分子与非极性分子之间；
极性分子与极性分子之间。

（3）价值观念力：由固有极化之间所产生的吸引力。

取向力只存在于极性分子与极性分子之间。

非极性分子与非极性分子间之间：只有色散力；非极性分子与极性分子之间：具备色散力和诱导力；极性分子与极性分子之间：具备色散力、诱导力和价值观念力。

分子间力(范德华力)：色散力、诱导力和取向力的总称。

分子间力比通常化学键强得多，没方向性和饱和状态性。

分子间作用力的种类分子间作用力按其实质来说是一种电性的吸引力，因此考察分子间作用力的起源就得研究物质分子的电性及分子结构。

分子间作用力可以分为以下三种力. （1）取向力取向力发生在极性分子与极性分子之间。

由于极性分子的电性分布不均匀，一端带正电，一端带负电,形成偶极.因此,当两个极性分子相互接近时，由于它们偶极的同极相斥，异极相吸，两个分子必将发生相对转动。

这种偶极子的互相转动，就使偶极子的相反的极相对，叫做“取向"。

这时由于相反的极相距较近，同极相距较远，结果引力大于斥力，两个分子靠近，当接近到一定距离之后，斥力与引力达到相对平衡。

这种由于极性分子的取向而产生的分子间的作用力,叫做取向力。

（2）诱导力在极性分子和非极性分子之间以及极性分子和极性分子之间都存在诱导力。

在极性分子和非极性分子之间,由于极性分子偶极所产生的电场对非极性分子发生影响,使非极性分子电子云变形（即电子云被吸向极性分子偶极的正电的一极）,结果使非极性分子的电子云与原子核发生相对位移,本来非极性分子中的正、负电荷重心是重合的，相对位移后就不再重合,使非极性分子产生了偶极。

这种电荷重心的相对位移叫做“变形”，因变形而产生的偶极，叫做诱导偶极，以区别于极性分子中原有的固有偶极。

诱导偶权和固有偶极就相互吸引，这种由于诱导偶极而产生的作用力，叫做诱导力.同样,在极性分子和极性分子之间，除了取向力外，由于极性分子的相互影响，每个分子也会发生变形，产生诱导偶极。

其结果使分子的偶极矩增大，既具有取向力又具有诱导力。

在阳离子和阴离子之间也会出现诱导力。

（3）色散力非极性分子之间也有相互作用。

粗略来看，非极性分子不具有偶极，它们之间似乎不会产生引力，然而事实上却非如此。

例如，某些由非极性分子组成的物质，如苯在室温下是液体，碘、萘是固体；又如在低温下，222H O N 、、和稀有气体等都能凝结为液体甚至固体。

这些都说明非极性分子之间也存在着分子间的引力。

分子间作用力分子间作用力一、分子间作用力和氢键（一）分子间作用力12、特点：（1）分子间作用力比化学键弱；（2）影响物质的熔沸点、溶解性等物理性质；（3）只存在于由共价键形成的多数共价化合物和绝大多数气态非金属单质以及稀有气体之间，如CO 2、H 2、He 分子间。

3力越大，物质的熔、沸点越高。

如卤素单质其熔沸点由高到低为：I ＞Br ＞Cl ＞F 。

（二）氢键1、特点：（1（2）作用力的强弱：分子间作用力＜氢键＜化学键；（3）含氢键的物质某些物理性质反常，如熔、沸点升高，在水中的溶解度增大。

2、形成条件：N 、O 、F 三种原子易和H 原子形成氢键。

二、离子化合物和共价化合物（二）判断方法1、根据构成化合物的微粒间是以离子键还是以共价键结合来判断。

一般来说，活泼的金属原子和活泼的非金属原子间形成的是离子键，同种或不同种非金属原子间形成的是共价键。

2属氢化物、非金属氧化物、酸都属于共价化合物。

3、根据化合物的性质来判断。

熔点、沸点较低的化合物（SiO 2、SiC 等除外）是共价化合物。

溶于水后不能发生电离的化合物是共价化合物，熔化状态下能导电的化合物是离子化合物，不导电的是共价化合物。

【思考感悟】（1）所有物质中都存在化学键吗？有化学键的断裂或生成就一定是化学反应吗？（1）不是，稀有气体中无化学键。

（2）不一定，如NaCl 溶于水，属于物理变化。

【基础训练】1、下列变化中：①I 2升华，②烧碱溶于水，③NaCl 溶于水，④HCl 溶于水，⑤O 2溶于水，⑥Na 2O 2溶于水。

未发生化学键破坏的是①⑤；仅发生离子键破坏的是②③；仅发生共价键破坏的是④；既发生离子键破坏，又发生共价键破坏的是⑥。

2、有A 、B 、C 、D 四种元素，它们的原子序数依次增大，但均小于18，A 和B 在同一周期，A 的电子式为，B 原子L 层的电子总数是K 层的3倍；0.1molC 单质能从酸中置换出2.24L 氢气（标准状况），同时它的电子层结构变成与氖原子的电子层结构相同；D 离子的半径比C 离子的小，D 离子与B 离子的电子层结构相同。