分子间作用力和氢键

24四种分子间作用力

分子间作用力是物质中分子之间的相互作用力，它决定了物质的性质与行为。根据作用力的类型和性质，分子间作用力可以分为四种主要类型：简化静电力（简称虚位力）、范德华力、氢键和离子键。以下将对这四种分子间作用力进行详细介绍。

一、简化静电力（虚位力）

分子间简化静电力（虚位力）是由于带电粒子的存在而引起的作用力，主要包括库伦力和凡德瓦尔斯力。库仑力是两个带电粒子之间的作用力，它遵循库仑定律，与粒子间距的平方成反比。凡德瓦尔斯力是非极性分子间的作用力，它是由于分子中电子云的不对称分布而产生的瞬时偶极矩，进而引起相邻分子间的吸引力。

二、范德华力

范德华力是非极性分子间的作用力，它是由于分子内部的电子云在空间分布不均匀而产生的分子间相互作用力。范德华力包括分散力、取向力和诱导力。分散力是由于分子内部电子云的瞬时偶极矩在空间分布引起的分子间相互吸引力。取向力是由于分子中的极性键在空间分布引起的分子间相互作用力。诱导力是由于一个分子中的极性键诱导相邻分子中电子云的重新排列产生的分子间相互作用力。

三、氢键

氢键是一种特殊的分子间作用力，它在氢原子与电负性较强的原子（如氧、氮和氟）之间形成。氢键通常以原子间的三键形式存在，其中氢原子与电负性较强的原子形成共价键，同时也与其他原子中的非束缚电子形成静电相互作用。氢键非常强大，因此在许多化学和生物分子中起到了至关重要的作用，例如DNA双链结构中的碱基配对。

四、离子键

离子键是通过正负电荷之间的静电作用形成的一种分子间作用力，通常包括金属离子和非金属离子之间的作用。离子键是非常强大的作用力，因此离子化合物通常具有高熔点和高沸点。此外，由于正负电荷之间的吸引力，离子化合物通常也具有良好的溶解度和电导性。

综上所述，分子间作用力分为简化静电力（虚位力）、范德华力、氢键和离子键四种类型。不同类型的分子间作用力决定了物质的性质和行为，对于化学和生物学等学科的研究具有重要意义。了解和理解这些分子间作用力对于进一步研究物质的性质和应用具有重要意义。

分子间作用力和氢键

1、分子间作用力

定义：把分子聚集在一起的作用力。又称范德华力。

特点：1）比化学键弱得多，它主要影响物质的熔点、沸点、溶解性等物理性质，而化学键主要影响物质的化学性质

2）分子间作用力只存在于绝大多数共价化合物和非金属单质分子（包括稀有气体）之间

3）变化规律：对于组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔沸点越高。如I2>Br2>Cl2>F2

2、氢键

NH3、H2O、HF等分子之间存在着一种比分子间作用力稍强的相互作用，这种相互作用叫氢键

注意：1）氢键不是化学键，通常看做一种较强的分子间作用力

2）NH3、H2O、HF的分子之间既存在分子间作用力，又存在氢键

3）氢键的形成使物质的熔沸点升高，对物质的溶解度硬度等也影响。

1.下列物质中属于含有共价键的离子化合物的是 （ ）

A. Ca(OH)2 B. MgCl2

C. H2O D. NH4Cl

2.某元素的原子最外层只有1个电子，它跟卤素结合时，所形成的化学键 ( )

A．一定是离子键

B．一定是共价键

C．可能是离子键，也可能是共价键

D．以上说法都不正确

3.国际无机化学命名委员会在1989年作出决定，把长式元素周期表原先的主、副族及族号取消，从左到右改为第1～18列，碱金属族为第1列，稀有气体元素为第18列. 按这个规定，下列说法不正确的是 （ ）

A. 第15列元素的最高价氧化物为R2O5

B. 第2列元素中肯定没有非金属元素

C. 第17列元素的第一种元素无含氧酸

D. 第16、17列元素都是非金属元素

4.（2012·海南）下列有关化学用语使用正确的是( )

A．NH4Br的电子式：

B．S2-的结构示意图：

C．乙酸的分子式： CH3COOH

化学键分子间作用力氢键

分子间作用力（Molecular Interactions）是指分子之间的相互作用力，它们是构成物质的基本力之一，能够影响物质的物理性质和化学性质。其中最重要的一种分子间作用力就是氢键（Hydrogen Bonding）。

氢键是指由氢原子（H）与非金属原子（如氮、氧、氟等）中的电负性较高的原子（一般是氮、氧、和氟）形成的一种电荷间的相互作用力。氢键通常分为两种类型：氢键供体（Hydrogen Bond Donor）和氢键受体（Hydrogen Bond Acceptor）。氢键供体是指能够提供氢原子的物质，而氢键受体则是指可以接受氢原子的物质。典型的氢键供体就是水分子，而氢键受体可以是各种分子，例如氧分子、氨分子等。

氢键的形成是由于氢原子与非金属原子之间的电负性差异。非金属原子，如氮、氧、氟等，具有较高的电负性，因此会吸引周围的电子，使得电子云在非金属原子附近变得更加密集。而氢原子，则因为电负性较低，电子云相对稀疏。由于电子云的重新分布，氢与非金属原子之间会形成一个部分偶极负荷的相互作用区域。这个部分偶极负荷可以与另一个分子的氢键受体部分形成氢键相互作用。

氢键的强度通常介于共价键和离子键之间。一般来说，氢键的键能（Bond Energy）在5至30 kJ/mol之间。氢键具有一些特殊性质，使得它在物质的性质中起到了重要的作用。

首先，氢键能够影响分子的物理性质。由于氢键的存在，分子间的相互吸引力增强，使物质的沸点、熔点和溶解度等物理性质发生显著变化。例如，水的沸点和熔点相对较高，这是由于水分子之间形成了大量的氢键。另外，氢键也能够影响分子的旋转和振动，从而影响分子的谱学性质。 其次，氢键还可以影响分子的化学性质。氢键的存在使得分子之间的电子云变得更加紧密，从而增加了分子间的相互作用力。这种相互作用力能够影响分子的稳定性和反应性。例如，氢键能够使一些化合物更加稳定，从而减缓其分解或反应速度。此外，氢键还可以参与一些有机反应的催化作用。

分子间作用力和氢键

一、分子间作用力

NH3、Cl2、CO2等气体，在降低温度、增大压强时，能凝结成液态或固态。在这个过程中，气体分子间的距离不断缩短，最后由不规则运动的混乱状态转变为有规则排列的固态。这说明物质的分子之间必定存在着某种作用力，能把它们的分子聚集在一起。这种作用力叫做分子间作用力，又称范德华力。

我们知道，化学键是原子结合成分子时，相邻原子间强烈的相互作用，而分子间作用力与化学键比起来要弱得多。分子间作用力随着分子极性和相对分子质量的增大而增大。

分子间作用力的大小，对物质的熔点、沸点、溶解度等有影响。对于组成和结构相似的物质来说，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔点、沸点也越高。例如，卤素单质，随着相对分子质量的增大，分子间作用力增大，它们的熔点、沸点也相应升高(见图1-8)，四卤化碳也有类似的情形(见图1-9)。

二、氢键

前面已介绍过某些结构相似的物质随着相对分子质量的增大分子间作用力增大，以及它们的熔点和沸点也随着升高的事实。但是有些氢化物的熔点和沸点的递变与以上事实不完全符合。让我们来看一下图1-10。从图上可以看出，NH3、H2O和HF的沸点反常。例如，HF的沸点按沸点曲线的下降趋势应该在-90℃以下，而实际上是20℃；H2O的沸点按沸点曲线下降趋势应该在-70℃以下，而实际上是100℃。

为什么HF、H2O和NH3的沸点会反常呢？这是因为它们的分子之间存在着一种比分子间作用力稍强的相互作用，使得它们只能在较高的温度下才能汽化。经科学研究证明，上述物质的分子之间存在着的这种相互作用，叫做氢键。

氢键是怎样形成的呢？现在以HF为例来说明。在HF分子中，由于F原子吸引电子的能力很强，H——F键的极性很强，共用电子对强烈地偏向F原子，亦即H原子的电子云被F原子吸引，使H原子几乎成为“裸露”的质子。这个半径很小、带部分正电荷的H核，与另一个HF分子带部分负电荷的F原子相互吸引。这种静电吸引作用就是氢键。它比化学键弱得多，但比分子间作用力稍强。通常我们也可把氢键看作是一种比较强的分子间作用力。分子间形成的氢键会使物质的熔点和沸点升高，这是因为固体熔化或液体汽化时必须破坏分子间的氢键，从而需要消耗较多能量的缘故。为了与化学键相区别，在图1-11中用“…”来表示氢键。