《分子间作用力和氢键》

二、氢键： 氢键：
1.氢键的形成过程： 1.氢键的形成过程： 氢键的形成过程
在水分子中的O 在水分子中的O—H中，共用电子对强 烈的偏向氧原子， 烈的偏向氧原子，使得氢原子几乎成 裸露”的质子，其显正电性， 为 “裸露”的质子，其显正电性， 它能与另一个水分子中氧原子的孤电 子对产生静电作用，从而形成氢键。 子对产生静电作用，从而形成氢键。
分子间作用力
一、分子间作用力： 分子间作用力：
1.定义: 将分子聚集在一起的作用力. 1.定义: 将分子聚集在一起的作用力. 定义 2.实质： 静电作用，比化学键弱得多. 2.实质： 静电作用，比化学键弱得多. 实质 3.类型： 范德华力和Байду номын сангаас键 3.类型： 类型 4.存在： 4.存在： 存在 普遍存在分子间
作用粒子 化学键 分子间作用力 (范德华力 范德华力) 范德华力
作用力大小
意义 主要影响物质 的化学性质 主要影响物质的物 理性质( 沸点) 理性质(熔、沸点)
相邻原子 分子之间
大 小
巩固练习： 巩固练习：
1. 下列物质受热熔化时，不需要破坏化学键（ CD） 下列物质受热熔化时，不需要破坏化学键（ A. 食盐 B. 纯碱 C. 干冰 D. 冰
5.作用： 影响物质的熔、沸点、 5.作用： 影响物质的熔、沸点、溶解度 作用
氧气在水中的溶解度比氮气大， 例：氧气在水中的溶解度比氮气大，原因是 氧分子与水分子之间的范德华力大 6.影响因素 6.影响因素 ： 结论：对于结构组成相似的物质，随着相对 结论：对于结构组成相似的物质， 分子质量的增大，范德华力增大，物质的、 分子质量的增大，范德华力增大，物质的、 沸点升高。 沸点升高。
形成条件： 2. 形成条件： 氢原子与非金属性强且原子半径小的非金 属元素原子， 属元素原子，如F、O、N原子 、 、 原子 表示方法： 3. 表示方法：

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。
氢键( hydrogen bond ) 氢键
氢键是一个极性键中的氢原子与另一个 氢键 电负性大的原子（最常见的是F、O、N）之 间所形成的一种特殊的作用力。
A
H
B
形成氢键的条件： 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。
H2O的结构与性质： 的结构与性质： 的结构与性质
非常规型氢键 (i) X—H……π氢键：在一个 氢键： 氢键 在一个X—H……π氢 氢 键中，π键或离域 键体系作为质子（H+） 键中， 键或离域π键体系作为质子（ 键或离域 键体系作为质子 的接受体。由苯基等芳香环的离域π键形成 的接受体。由苯基等芳香环的离域 键形成 氢键， 的X—H……π氢键，又称为芳香氢键 氢键 （aromatic hydrogen bonds）。 ）。
初赛基本要求
范德华力。氢键（形成氢键的条件、 范德华力。氢键（形成氢键的条件、氢 键的键能、 键的键能、氢键与分子结构及物理性质 关系。其他分子间作用力的一般概念。 关系。其他分子间作用力的一般概念。
分子间的力( 范德华力） 分子间的力 范德华力） 1、取向力（orientation force) 、取向力（ 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 取向力与分子偶极矩的 + 平方成正比，与热力学温度 C－F － −141℃ ℃
H3N－BH3 － −104℃ ℃
(2003全国）咖啡因对中枢神经有兴奋作用，其 全国）咖啡因对中枢神经有兴奋作用， 全国 结构式如下。常温下， 结构式如下。常温下，咖啡因在水中的溶解度 为2g/100g H2O，加适量水杨酸钠 ， [C6H4(OH)(COONa)]，由于形成氢键而增大咖 ， 啡因的溶解度。 啡因的溶解度。请在附图上添加水杨酸钠与咖 啡因形成的氢键。 啡因形成的氢键。

分子间作用力对物质物理化学性质的影响
He、Ne、Ar、Kr、Xe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b. p. 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。
同类分子型物质熔、沸点比较
熔点/K
沸点/K
F2
53.6
85
Cl2
(1) 与电负性大且 r 小的原子 ( F，O， N ) 相连的 H ； (2) 在附近有电负性大，r 小的原子 ( F，O，N ) 。
4、 氢键的特点
（a）氢键存在饱和性和方向性 ➢ 氢键的饱和性指的是每一个 X—H 只能与一个Y原子形成氢键。 只是因为H的体积较小，当形成 X—H…Y 氢键后，X和Y原子电 子云的斥力使得其它极性分子很难靠近。（H的配位数一般为2） ➢ 氢键的方向性指的是Y原子与X—H形成氢键后， X—H…Y 尽 量位于一条直线上，这样可使X和Y原子距离最远，斥力最小。
CH3CH2CH3 b.p. -44.5℃
CH3CH2CH2CH3 b.p. -0.5℃
CH3CH2CH2CH2CH3 b.p. 36℃
●正戊烷、异戊烷和新戊烷三种异构体的相对分子质量相同, 色 散力随分子结构密实程度的增大而减小,导致沸点按同一顺序下降
CH3CH2CH2CH2CH3 b.p.36 ℃
总作用力
8.5 8.75 26.00 23.11 21.14 29.60 47.31
对大多数分子来说，以色散力为主 (除极性很大且存在氢键的 分子，如H2O外)
色散力的大小既依赖于分子的大小，也依赖于分子的形状
●丙烷、正丁烷和正戊烷均为直链化合物(忽略分子形状的影响 ), 色散力随分子体积的增大而增大, 导致沸点按同一顺序升高

离子间极化越强，核间距缩短 离子间极化越强，物质熔点、沸 点就越低 离子间极化越强，物质颜色越深
化学键与物质结构
晶体
内部的原子、分子、离子等质点有规则排列的一 类固体物质统称为晶体
离子晶体
原子晶体 晶 体
一般而言：三种晶体在熔点、沸点、硬度上有： 原子晶体 > 离子晶体 > 分子晶体
能够形成氢键的物质是很广泛的，如水、醇、 羧酸、无机酸、氨、胺、等。在生物过程中具有意义 的蛋白质、脂肪、糖等基本物质都含有氢键。
➢分子间氢键的形成可使物质的熔点和沸点显著 升高。
化合物
HF
沸点（℃） -19.9
HCl -85.0
HBr -66.7
HI -35.4
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化学键与物质结构
➢ 氢键的形成对物质的溶解度有一定的影响。 在极性溶剂中，如果溶质分子和溶剂分子之
一个分子的HX与另一个分子中的Y（Y和X可以是 相同的元素)相结合而成的氢键叫做分子间氢键。
同一分子内部的X－H与Y相结合而成的氢键，叫做 分子内氢键。
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化学键与物质结构
氢键的特点：
➢氢键具有方向性和饱和性。
方向性：
在形成分子间氢键时．X—H与Y在同 一直线上，这样成键可使X与Y的距离最远， 两原子电子云之间的斥力最小．所形成的 氢键最强，体系更稳定。
分子变形性越 大，色散力越
大
色散力发生在各种分子之间，并且是范德华力的主要形式。
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化学键与物质结构
分子间力具有以下特性：
(1)它是存在于分子间的一种电性作用力。 (2)作用能的大小只有几个千卡／摩尔，比化学键 能(约为30－150千卡／摩尔)小一二个数量级。 (3)作用力的范围很小。三种分子间力都与分子间 距离的七次方成反比，即当分子稍为远离时，分 子间力迅速减弱。 (4)一般没有方向性和饱和性。 (5)在三种作用力中，色散力是主要的，诱导力通 常很小，只有少数极性较大(如水、氨)的分子之 间，取向力才占一定的比例或占优势。