wjhx-06-5 分子间力和氢键

分子间力对物质性质的影响 溶质或溶剂分子的变形性越大， 分子间力越大，溶解度越大。 溶解度 α×10-40 熔点 沸点
C·2·-1 m V He 0.225 Ne Ar Kr Xe Rn H2O 乙醇 丙酮 ℃ ℃ -272.2 -268.9 0.137 0.599 0.684 0.174 0.857 1.15 0.414 6.54 8.09 0.888 － － 1.94 － － 4.14 211.2 254.9 1.65 5.89 7.33
无机化学多媒体电子教案
第六章 分子结构与性质 第五节分子间力和氢键
第五节 分子间力和氢键
分子间力
气体液化成液体，液体凝固成固体。
表明在物质分子间还存在着相互作用力，
这种分子间力称为范德华力。 分子间力是决定物质的沸点、熔点、 气化热，熔化热、溶解度、表面张力、 粘度等性质的主要因素。
6-5-1 分子的极性和变形性
分子的极性
分子的极性 键的极性 多原子分子 分子的极性 分子的几何构型 例 H2O H H
+ _
O
+ _ _ + _+
极性分子
CO2
O
_+
C
O
_ 非极性分子 +
键的极性 分子的极性 取决于成键两原子共用电子对的偏离 分子的极性 取决于分子中正、负电荷中心是否重合。 _ _ _ 分子类型 + + +
分子间力对物质性质的影响
溶解度 α×10-40 熔点 沸点 一般来说,结构相似的同系列物质 H2O 乙醇 丙酮 C·2·-1 m V ℃ ℃ 相对分子质量越大,分子变形性越大, He 0.225 -272.2 -268.9 0.137 0.599 0.684
分子间力越强，熔、沸点越高。
Ne Ar Kr Xe Rn
F H 140° H F
F H 163pm H
255pm H F H
不同种分子间的氢键
H H—N H H H—O 或 H—N—H
O—H
通式：X—H Y
氢键的强度 可用氢键键能表示 通式：X—H Y 即每拆开1mol H Y键所需的能量 氢键键能一般42kJmol1，远小于正常 共价键键能，与分子间力差不多。
4
周期数
5
氢键的形成 同种分子内的氢键 如 F
F H 140° H F
F H 163pm
255pm H F
F的电负性大，其共用电子对强烈偏向F， H只有一个电子，其电子云偏向F后，几乎 呈质子，对附近另一个HF分子中的F产生 静电吸引作用，该静电吸引作用力为氢键。
氢键的形成 同种分子间的氢键 如 F
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)
分子间力的影响因素 分子间距离：分子间距离越大， 分子间力越弱。 取向力：温度越高，取向力越弱 分子的偶极矩越大, 取向力越强。 诱导力： 极性分子的偶极矩越大 诱导力越强 非极性分子的极化率越大 色散力：分子的极化率越大, 色散力越强。
0.436 -248.67 -245.9 1.813 -189.2 -185.7 2.737 -156.0 -152.7 4.451 -111.9 -107 6.029 -71 -61.8 α(×10-40C·2·-1) m V
0.174 0.857 1.15 0.414 6.54 8.09 0.888 － － 1.94 － － 4.14 211.2 254.9 1.65 5.89 7.33
如
H2O 氢键键能为1883 kJmol1， O—H键能为463 kJ mol1 。
分子内的氢键 如 H O O N O 硝酸 邻硝基苯酚 分子内氢键由于受环状结构的限制， X—H Y往往不在同一直线上。 O H O
O —N
氢键形成对物质性质的影响 熔、沸点 分子间的氢键存在使熔、沸点升高。 如 HF、H2O、NH3 分子内的氢键存在使熔、沸点降低。 如 氢键 熔点／℃ 45 邻硝基苯酚 分子内 96 间位硝基苯酚 分子间 114 对位硝基苯酚 分子间
分子的极性 产生： 每个分子都由带正电的原子核和带 6-5-1 分子的极性和变形性 负电的电子组成，由于正负电荷数量相 等。所以整个分子是电中性的。 电荷中心——正电荷或负电荷的集中点 如果分子的正电荷中心和负电荷中心 不重合在同一点上,那么分子就具有极性。
双原子分子 两个相同原子组成的分子，正、负电荷 中心重合，不具有极性，为非极性分子。 例 即2 双原子分子 HCl H 分子的极性取决于键的极性 Cl H H H 有极性键的分子一定是极性分子 _ + 极性分子一定含有极性键 _ + 不同原子组成的分子，负电荷中心比 正电荷中心更偏向电负性大的原子，使 正、负电荷中心不重合，为极性分子。
HX μ/(10-30C· m) 分子极性 HF 6.40 HCl HBr 3.61 2.63 依次减弱 HI 1.27
分子的变形性 非极性分子在电场作用下，电子云与核发 生相对位移，分子变形，并出现偶极，这 种偶极称为诱导偶极。 分子的形状发生变化，这种性质叫分子的 变形性。 这一变化过程叫分子极化。 _ μ(诱导)＝α·E + _ _ + + E — 电场强度 α— 极化率 E一定时，α越大，分子变形性越大。
t/℃
0 H2O
6-5-3氢键 HF
H2S HCl PH3 H2Te H2Se HI HBr SbH3 AsH3 GeH4 SnH4
H2Te
NH3
-100
HF
SbH3 H2Se NH3 H2S AsH3 HI SnH4 HCl HBr GeH4 PH3 SiH4
-200
CH4
2
3
SiH4
CH4 2 3 4 5
1. 极性分子相互靠近时，发生定向极化， 由固有偶极的取向而产生的作用力称 为取向力。 _ _ + +
2. 极性分子定向极化后，会进一步产生诱 导偶极，存在诱导力。 3. 存在色散力。
分子间力的产生 分子 非极性分子-非极性分子 非极性分子-极性分子
极性分子-极性分子
分子间力种类 色散力 色散力、诱导力
色散力、诱导力、 取向力
分子间力的特点 是一种电性作用力。 作用距离短,作用范围仅为几百皮米(pm)。 作用能小，一般为几到几十千焦每摩尔。 比键能小 1~2个数量级。 无饱和性和方向性。
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)
E(取向) E(诱导) E(色散) E(总) 分子 (kJ· -1) (kJ· -1) (kJ· -1) (kJ· -1) mol mol mol mol Ar 0.000 0.000 8.49 8.49 CO 0.003 0.008 8.74 8.75 HI 0.025 0.113 25.8 25.9 HBr 0.686 0.502 21.9 23.1 HCl 3.30 1.00 16.8 21.1 NH3 13.3 1.55 14.9 29.8 H2O 36.3 1.92 8.99 47.2
氢键形成对物质性质的影响 溶解度 在极性溶剂中，若溶质和溶剂间存在氢键, 则会使溶质的溶解度增大。 如 HF、NH3 在H2O的溶解度较大。 粘度增大 如 甘油、磷酸、浓硫酸均因分子间 氢键的存在，为粘稠状液体。 密度：液体分子间的氢键存在，使分子 发生缔合现象。
如
nHF
缔合
(HF)n
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第五节结束
第六章 分子结构与性质
第五节 结束
分子的变形性 极性分子 +
_
+
_
取向 变形 极性分子本身是个微电场， 定向极化 变形极化 因而，极性分子与极性分子之间， 固有偶极 诱导偶极 极性分子与非极性分子之间 也会发生极化作用。 分子的偶极=固有偶极+诱导偶极
6-5-2 分子间力
分子间力的种类
6-5-2 分子间力 色散力
诱导力
取向力
分子间力的产生 非极性分子与非极性分子之间 非极性分子正负电荷中心重合，分子没有 极性。但电子在运动，原子核也在不停地 色散力——分子间由于瞬时偶极所产生 振动。使原子核与电子云之间发生瞬时的 的作用力。 相对位移。正、负电荷中心暂时不重合， 产生瞬时偶极。这种瞬时偶极尽管存在时 间极短，但电子和原子核总在不停地运动， 瞬时偶极不断的出现。
0.436 -248.67 -245.9 1.813 -189.2 -185.7 2.737 -156.0 -152.7 4.451 -111.9 -107 6.029 -71 -61.8 α(×10-40C·2·-1) m V
6-5-3 氢键 同周期氢化物熔、沸点随相对分子质量的
增大而升高，但NH3、H2O、HF特殊。 100 H2O 沸点 熔点
离子型 极性 非极性 Br2 NO H2S CS2 BF3 CHCl3 分子 极性 键的极性非极性极性 极性非极性 极性 几何构型 直线 直线 V形 直线 正三角形 四面体 分子极性非极性极性 极性非极性 非极性 极性
分子的极性 偶极距(μ) 分子中电荷中心的电荷量(q)与正、负电 荷中心距离(d)的乘积。 _q +q μ=q · d 根据μ可以推断某些分子的几何构型 d—偶极长度; μ—库· 米(C· m) 如 CS2 μ=0 则为直线形分子d μ=0 非极性分子 SO2 μ=5.33 则为V形分子 μ≠０ 极性分子,μ越大, 分子极性越强。
分子间力的产生 非极性分子与极性分子之间
1. 由于电子与原子核的相对运动，极性 分子也会出现瞬时偶极，所以非极性分子 与极性分子之间也存在色散力。 2. 非极性分子在极性分子固有偶极作用 下，发生变形，产生诱导偶极，诱导偶极 与固有偶极之间的作用力称为诱导力。 _ +

分子间力的产生 极性分子与极性分子之间