分子间作用力

分子间作用力分子间作用力分子间作用力又被称为范德华力，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。

分子间作用力分类分子间作用力可以分为以下三种力：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。

取向力的大小与偶极距的平方成正比。

极性分子的偶极矩越大，取向力越大；温度越高，取向力越小．对大多数极性分子，取向力仅占其范德华力构成中的很小分额，只有少数强极性分子例外。

诱导力在极性分子的固有偶极诱导下，临近它的分子会产生诱导偶极，分子间的诱导偶极与固有偶极之间的电性引力，称为诱导力。

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。

诱导偶极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。

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。

3 分子间的作用力1．分子间虽然有空隙，大量分子却能聚集在一起形成固体或液体，说明分子之间存在着引力．2．分子间虽然有空隙，但是用力压缩物体，物体会产生反抗压缩的弹力，这说明分子之间存在着斥力．3．分子之间的引力和斥力的大小都跟分子间的距离有关，都随着间距的增大而减小，随间距的减小而增大，但斥力变化比引力快．4．当分子之间的距离等于r0时，其中一个分子所受的引力与斥力大小相等，这个分子所受合力为0；当分子间距离小于r0时，作用力的合力表现为斥力；当分子间距大于r0时，作用力的合力表现为引力．5．分子动理论：物体是由大量分子组成的，分子在做永不停息的无规则运动，分子之间存在着引力和斥力．知识点一分子间有空隙1．分子间存在空隙的实验．扩散现象和布朗运动表明分子永不停息地做无规则运动，同时也反映了分子间有空隙．假若分子间无空隙，则无规则运动无法实现．2．以下事实也可以说明分子间是有空隙的．(1)气体容易被压缩，说明气体分子间是有空隙的．(2)水和酒精混合后的体积小于原来体积之和，说明液体分子间有空隙．(3)课本中的彩图“扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原子结构照片”中的亮斑是碳原子，其黑色背景显示了固体分子间也有空隙．(4)物体的热胀冷缩现象正是由于物体分子间的空隙增大或缩小而造成的，这是气体、液体和固体所共有的现象．注：我们在估测分子大小时，常常把固体或液体分子看做是一个挨一个紧密排列的，其实，那只是为了研究方便而做的一种理想化的模型，真实的分子间是有空隙的．►尝试应用1．下列事实中，能说明分子间有间隙的是(D)A．用瓶子装满一瓶砂糖，反复抖动后总体积减小B．手捏面包，体积减小C．水很容易渗入沙土层中D．水和酒精混合后的总体积小于二者原来的体积之和解析：反复抖动砂糖、手捏面包，使总体积减小和水易渗入沙土层中只能说明宏观物体间有空隙，不能说明微观分子间有间隙，故答案为D.知识点二分子间的作用力1．说明分子间存在引力和斥力的现象及解析．(1)从宏观上解析．以固体物质为例，物体在被拉伸时需要一定的外力，这表明组成物质的分子之间存在着相互作用的引力，所以要使物体被拉伸，一定需要有外力来克服分子之间的引力；同时物体在被压缩时也需要一定的外力，这表明组成物质的分子之间还存在着相互作用力的斥力，因此要使物体被压缩，一定需要有外力来克服分子之间的斥力．(2)从微观上解析．分子间虽然有空隙，大量分子却能聚集在一起形成固体或液体，说明分子间存在着引力．分子间有引力，而分子间又有空隙，没有紧紧吸在一起，这说明分子间还存在着斥力．2．分子间的相互作用力．分子间同时存在相互作用的引力和斥力，分子间的引力和斥力都随分子间的距离的变化而变化，而分子力是引力和斥力的合力．分子引力、斥力大小及其分子力跟分子距离的关系如下：(1)分子间引力和斥力均随着分子间距离的增大而单调减小．(2)在0<r<r0的区间内，分子力表现为斥力，这是因为分子间斥力大于引力；在0<r<r0的区间内，表现为斥力的分子力随着分子间距离的增大而减小，这是因为分子间斥力减小得比引力更快．(3)当r＝r0(r0大约为10－10 m)时，分子力为零，这是因为分子间引力和斥力大小相等而达到平衡．(4)在r0<r<r m的区间内，分子力表现为引力，这是因为分子间引力大于斥力；在r0<r<r m的区间内，表现为引力的分子力随着分子间距离的增大而增大，这是因为分子间斥力减小得比引力更快．(5)当r＝r m时，表现为引力的分子力取得极大值，这一方面是因为此时分子间引力大于斥力，另一方面还因为此时分子间引力和分子间斥力随着分子间距离的增大而减小得一样快．(6)在r m<r<＋∞的区间内，分子力表现为引力，同样是因为分子间引力大于斥力；在r m<r<＋∞的区间内，表现为引力的分子力随着分子间距离的增大而减小，这是因为分子间引力减小得比斥力更快．►尝试应用2．下列现象中能说明分子间存在相互作用的是(A)A．一般固体难于拉伸，说明分子间存在引力B．一般液体易于流动和变成小液滴，说明液体分子间有斥力C．用打气筒给自行车轮胎打气，越打越费力，说明气体分子间存在斥力D．高压密闭的钢罐中的油沿筒壁溢出，这是钢分子对油分子的斥力解析：固体难于拉伸，是分子引力的表现，故选项A正确．液体易于流动不是引力、斥力的表现，它的原因是化学键的作用；给自行车打气费力是因为气体压强变大，B、C 错误．D项中说明钢分子间有空隙，油从筒中溢出，是外力作用的结果，而不是钢分子对油分子的斥力作用．知识点三分子动理论1．内容．(1)物体是由大量分子组成的；(2)分子在永不停息地做无规则运动；(3)分子之间存在着引力和斥力．2．热学分类．热学学习包括两个方面：一方面是热现象的宏观理论，另一方面是热现象的微观理论．分子动理论是热现象微观理论的基础．►尝试应用3．下列涉及分子动理论的表述中，正确的是(A)A．物质是由大量分子组成的B．物体内分子在一定条件下可以停止做无规则运动C．物体内分子之间的作用力一定表现为引力D．物体内分子之间的作用力一定表现为斥力解析：根据分子动理论，物质是由大量分子组成的，分子是在永不停息地做无规则的运动，物体内分子之间的作用力存在引力和斥力，可表现为引力和斥力，A正确、BCD 错误．1．分子间同时存在着相互作用的________和________．大量分子能聚集在一起形成固体或液体，说明分子间存在着________；固体和液体很难压缩，即使是气体，当压缩到一定程度后也很难继续压缩，这说明分子之间还存在________．2．当两个分子的距离为r0时，分子所受的引力与斥力大小________，此时分子所受的合力为____．当分子间的距离小于r0时，作用力的合力表现为________；当分子间的距离大于r0时，作用力的合力表现为________．3．分子动理论的内容：物体是由________分子组成的，分子在做____________的无规则运动，分子之间存在着________和________．4．下列事实中，能说明分子间有间隙的是()A．用瓶子装满一瓶砂糖，反复抖动后总体积减小B．手捏面包，体积减小C．水很容易渗入沙土层中D．水和酒精混合后的总体积小于二者原来的体积之和5．关于分子动理论，下述说法不正确的是()A．物质是由大量分子组成的B．分子永不停息地做无规则运动C．分子间有相互作用的引力或斥力D．分子动理论是在一定实验基础上提出的【概念规律练】知识点一分子间的作用力1．当两个分子之间距离为r0时，正好处于平衡状态，下列关于分子间相互作用的引力和斥力的各种说法中，正确的是()A．分子间距离r<r0时，它们之间只有斥力作用B．分子间距离r<r0时，它们之间只有引力作用C．分子间距离r<r0时，它们既有引力又有斥力的作用，而且斥力大于引力D．两分子间距等于2r0时，它们之间既有引力又有斥力，而且引力大于斥力2．关于分子间作用力的说法，正确的是()A．分子间同时存在着引力和斥力，实际表现出来的分子力是其合力B．分子间距离减小时，引力和斥力都增加，但斥力比引力增加得快C．分子间距离减小时，引力和斥力都减小，但斥力减小得快D．当分子间距离的数量级大于10－9m时，分子力已微弱到可以忽略了知识点二宏观现象与分子间作用力3．下列说法哪些是正确的()A．水的体积很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现B．气体总是很容易充满容器，这是分子间存在斥力的宏观表现C．两个相同的半球壳吻合接触，中间抽成真空(马德堡半球)，用力很难拉开，这是分子间存在吸引力的宏观表现D．用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，这是分子间存在引力的宏观表现4．下列事例能说明分子间有相互作用力的是()A．金属块经过锻打能改变它原来的形状而不断裂B．拉断一根钢绳需要用一定的外力C．食盐能溶于水而石蜡却不溶于水D．液体一般很难压缩知识点三分子力做功问题5．两个分子甲和乙相距较远(此时它们之间的分子力可以忽略)，设甲固定不动，乙逐渐向甲靠近，直到不能再靠近为止，在此过程中()A．分子力做正功B．分子力先做正功后做负功C．分子力做负功D．分子力先做负功后做正功6.图1甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图1中曲线所示，F>0为斥力，F<0为引力．a、b、c、d为x轴上四个特定的位置．现把乙分子从a处由静止释放，则()A．乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动B．乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大C．乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子力一直做正功D．乙分子由b到c的过程中，两分子间的分子力一直做负功【方法技巧练】图象法分析分子力的问题7．分子间的相互作用力由引力F引和斥力F斥两部分组成，则()A．F引和F斥是同时存在的B．F引总是大于F斥，其合力总表现为引力C．分子之间的距离越小，F引越小，F斥越大D．分子之间的距离越小，F引越大，F斥越小8．当两个分子间的距离为r0时，正好处于平衡状态，下列关于分子间作用力与分子间距离的关系的说法正确的是() A．当分子间的距离r<r0时，它们之间只有斥力作用B．当分子间的距离r＝r0时，分子处于平衡状态，不受力C．当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间的引力和斥力都在减小，且斥力比引力减小得快D．当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中，分子间相互作用力的合力在逐渐减小1．下列说法中正确的是()A．用手捏面包，面包的体积缩小了，证明分子间有间隙B．煤堆在墙角时间长了，墙内部也变黑了，证明分子在永不停息地运动C．打开香水瓶后，很远的地方能闻到香味，说明分子在不停地运动D．封闭在容器中的液体很难被压缩，证明分子间有斥力2．下列现象能说明分子之间有相互作用力的是()A．一般固体难于位伸，说明分子间有引力B．一般液体易于流动和变成小液滴，说明液体分子间有斥力C．用气筒给自行车胎打气，越打越费力，说明压缩后的气体分子间有斥力D．高压密闭的钢筒中的油沿筒壁溢出，这是钢分子对油分子的斥力3．下列现象不能说明分子间存在引力的是()A．打湿了的两张纸很难分开B．磁铁吸引附近的小铁钉C．用斧子劈柴，要用很大的力才能把柴劈开D．用电焊把两块铁焊在一起4.图2如图2所示是描述分子引力与斥力随分子间距离r变化的关系曲线，根据曲线可知下列说法中正确的是()A．F引随r增大而增大B．F斥随r增大而减小C．r＝r0时，F斥与F引大小相等D．F引与F斥随r增大而减小5．如图3所示，设有一分子位于图中的坐标原点O处不动，另一分子可位于x轴上不同位置处，图中纵坐标表示这两个分子间分子力的大小，两条曲线分别表示斥力和引力的大小随两分子间距离变化的关系，e为两曲线的交点，则()图3A．ab线表示引力，cd线表示斥力，e点的横坐标数量级为10－15mB．ab线表示斥力，cd线表示引力，e点的横坐标数量级为10－10mC．ab线表示引力，cd线表示斥力，e点的横坐标数量级为10－10mD．ab线表示斥力，cd线表示引力，e点的横坐标数量级为10－15m6．两个分子从靠近得不能再靠近的位置开始，使二者之间的距离逐渐增大，直到大于分子直径的10倍以上，这一过程中关于分子间的相互作用力的下列说法中正确的是()A．分子间的引力和斥力都在减小B．分子间的斥力在减小，引力在增大C．分子间相互作用的合力在逐渐减小D．分子间相互作用的合力，先减小后增大，再减小到零7.图4某人用原子级显微镜观察高真空度的空间，发现有一对分子A和B环绕一个共同“中心”旋转，如图4所示，从而形成一个“类双星”体系，并且发现此“中心”离A分子较近，这两个分子间的距离用r表示．已知当r＝r0时两分子间的分子力为零．则在上述“类双星”体系中，A、B两分子间有()A．间距r>r0B．间距r<r0C．A的质量大于B的质量D．A的速率大于B的速率8．两个分子从相距较远(分子力可忽略)开始靠近，直到不能再靠近的过程中()A．分子力先做负功后做正功B．分子力先做正功后做负功C．分子间的引力和斥力都增大D．两分子从r0处再靠近，斥力比引力增加得快9．“破镜难圆”的原因是()A．玻璃分子间的斥力比引力大B．玻璃分子间不存在分子力的作用C．一块玻璃内部分子间的引力大于斥力；而两块碎玻璃片之间，分子引力和斥力大小相等，合力为零D．两片碎玻璃之间，绝大多数玻璃分子间距离太大，分子引力和斥力都可忽略，总的分子引力为零10．当表面平滑的太空飞行器在太空中飞行与灰尘互相摩擦时，很容易发生“黏合”现象，这是由于()A．摩擦生热的作用B．化学反应的作用C．分子力的作用D．万有引力的作用11.图5如图5所示，把一块干净的玻璃板吊在测力计的下端，使玻璃板水平地接触水面，用手缓慢坚直向上拉测力计，则玻璃板在拉离水面的过程中()A．测力计示数始终等于玻璃板的重力B．测力计示数会出现大于玻璃板重力的情况C．因为玻璃板上表面受到大气压力，所以拉力大于玻璃板的重力D．因为拉起时还需要克服水分子间的吸引力，所以拉力大于玻璃板的重力12.一段小铅柱，用刀切成两段，然后把两个断面对接，稍用压力就能使两段铅柱接合起来，一端挂几千克的重物，也不会把铅柱拉开，而玻璃碎了却不能重新接合，为什么？13．最近几年出现了许多新的焊接方式，如摩擦焊接、爆炸焊接等．摩擦焊接的方法是使焊件两个接触面高速地向相反方向旋转，同时加上很大的压力(约每平方厘米加几千到几万牛顿的力)，瞬间就焊接成一个整体了．试用所学知识分析摩擦焊接的原理．。

分子间作用力计算
分子间作用力是指在分子间产生相互作用的力量。

其中，分子间
的主要作用力包括范德华力、氢键、离子键和共价键等。

范德华力是分子间非共价相互作用力的一种，分为分散力和极化
力两种。

分散力是由于分子内的电子运动引起的瞬时偶极子而产生的；极化力是在靠近一极化分子时所出现的，由于极化分子的电偶极子和
另一极化或未极化分子的极化或非极化电荷之间的相互作用而产生。

氢键是一种特殊的非共价相互作用力，由于氢原子的电子云极度
偏向与与其相结合的原子的电子云，因而电子云密度不均匀。

这种不
均匀使得某些原子（如氮、氧、氟等）的负极性增强，这时，它们的
负电荷强烈地吸引氢原子上的正电荷，形成氢键的相互作用力。

离子键是一种离散分子之间的相互作用力，其本质为电吸引力，
指正负电离状态下离子中串联的，在一定方向受多个离子反式吸引强
度和方向相同的结果形成的共同作用力。

共价键是一种原子通过分子内电子互相共享而相互结合的化学键。

共价键通常是分子的主要连接方式，由于其本身是在成键时两原子间
互相共享的一个或者多个电子，原子间的电荷分布基本均匀，使共价
键稳定性非常高。

分子间作用力包括静电、氢键、离子偶极分子间作用力是指由分子之间的相互作用而产生的力，包括静电力、氢键和离子偶极相互作用。

其中，静电力是由不同带电分子间的相互作用引起的，这种力的大小与它们之间的带电量成正比。

氢键是指一个氢原子与一个带有较强电负性的原子之间的化学键，氢原子与另一个分子中的带有较强电负性的原子形成氢键。

离子偶极相互作用是由于两个带正负电的分子中的离子之间的相互吸引作用而产生的，这种相互作用与两个分子中离子的电荷量有关。

这些分子间作用力对分子间的相互作用和分子结构的稳定性都有着重要的影响。

分子间作用力的类型
分子间作用力的类型包括以下几种：
1. 范德华力：是分子之间产生的短程力，可以被看作是由于分子极化或诱导极化引起的电荷分布不均而产生的吸引力。

范德华力较弱，只在非常接近的分子之间起作用。

2. 氢键：是一种特殊的范德华力，通常发生在氢原子与高电负性原子（如氧、氮和氟）之间。

氢键的形成使得分子之间的结合更强，常见于水分子之间以及含有氢键的有机分子中。

3. 极性相互作用：是极性分子之间的相互作用力。

极性分子由于电荷分布的不均匀而具有正负电荷区域，这些电荷区域之间会发生吸引作用。

极性相互作用比范德华力强，但仍比化学键弱。

4. 离子键：是由于正负离子之间的电荷相互作用而形成的化学键。

离子键较强，通常发生在金属和非金属之间，形成离子化合物。

5. 高分子间作用力：高分子间的作用力主要有两种类型，一种是由于范德华力、极性相互作用和氢键等非共价键作用力导致的物理交联；另一种是由于共价键的形成产生的化学交联，如交联聚合物。

这些作用力可以使高分子在溶液或固体中形成稳定的结构。

需要注意的是，这些作用力通常是同时存在的，不同类型的作用力在不同的情况下可能有不同的相对重要性。

分子间作用力的表现分子间作用力是指分子之间相互作用的力量。

这种力量决定了物质的性质和行为，对于物质的结构、相变、溶解、化学反应等都起着重要的作用。

分子间作用力的表现形式有很多种，包括范德华力、氢键、离子键和共价键等。

范德华力是分子间最常见的作用力之一。

它是由于分子内电子分布不均匀而产生的电荷偶极矩，导致分子间电荷分布的不均匀，从而产生相互吸引的力。

范德华力的强弱取决于分子的极性和大小。

当分子极性较小，分子间距离较近时，范德华力较弱；而分子极性较大，分子间距离较远时，范德华力较强。

范德华力在物质的相变和溶解过程中起着重要的作用。

氢键是一种较强的分子间作用力。

它是由于氢原子与较电负的原子（如氮、氧、氟）形成共价键后，氢原子的电子云被拉向较电负的原子，使氢原子部分带正电，而较电负的原子部分带负电，从而形成氢键。

氢键的强度介于共价键和离子键之间，但比范德华力强。

氢键在生物体系中起着重要的作用，如蛋白质的二级结构中的α-螺旋和β-折叠就是由氢键维持的。

离子键是由带正电荷的离子和带负电荷的离子之间的电吸引力形成的。

离子键的强度很大，可使离子团体组成晶体结构。

离子键在无机化合物中普遍存在，如盐类化合物就是由正离子和负离子通过离子键结合而成。

离子键的强度决定了物质的熔点和溶解度，也是化学反应的重要因素。

共价键是由两个非金属原子共享电子形成的。

共价键的形成需要原子间电负性接近，以便电子能够平均分布。

共价键的强度介于离子键和范德华力之间，但比范德华力强。

共价键的强度决定了分子的稳定性和化学性质。

共价键的形成使得原子能够稳定地组合成分子，并通过共享电子参与化学反应。

除了上述常见的分子间作用力外，还有一些其他的作用力。

比如疏水作用是由于非极性分子在水中遭受排斥而形成的，导致非极性分子相互聚集。

另外，π-π作用力是由于π电子云的重叠而产生的相互吸引力，常见于含有芳香环的化合物之间。

总的来说，分子间作用力是决定物质性质和行为的重要因素。