高一化学竞赛辅导分子间作用力和氢键

高一化学竞赛辅导高一化学竞赛辅导 分子间作用力和氢键分子间作用力和氢键 一、分子间作用力一、分子间作用力 1 1、极性分子与非极性分子、极性分子与非极性分子 每个分子中正、负电荷总量相等，整个分子是电中性的。但对每一种电荷量来说，都可设想一 个集中点，称“电荷中心” 。在任何一个分子中都可以找到一个正电荷中心和一个负电荷中心。 ⑴极性分子若正电荷中心和负电荷中心不相互重合的分子叫极性分子。 ⑵非极性分子若正电荷中心和负电荷中心相互重合的分子叫非极性分子。 ⑶在简单双原子分子中， 如果是两个相同的原子， 由于电负性相同，两原子所形成的化学键为 非极性键，这种分子是非极性分子。如果两个原子不相同，其电负性不等，所形成的化学键为 极性键，分子中正负电荷中心不重合，这种分子就为极性分子。 ⑷复杂的多原子分子来说，若组成的原子相同（如S8、P4等） ，原子间的化学键一定是非极性 键，这种分子是非极性分子（O3除外，它有微弱的极性） 。如果组成的原子不相同（如CH4、 SO2、CO2等） ，其分子的极性不仅取决于元素的电负性（或键的极性） ，而且还决定于分子的 空间构型。如 CO2是非极性分子，SO2是极性分子。 2 2、分子偶极矩（、分子偶极矩（μμ ）） 衡量分子极性的大小衡量分子极性的大小 ⑴μ q.dd 为偶极长（正负电重心之间的距离） ，d 为正负电荷中心上的电荷量， μ 可用实验测定，单位是库米（Cm） 。 ⑵应用 ① 若某分子μ O 则为非极性分子，μ ≠0 为极性分子。μ 越大，极性越强，因此可用μ 比较 分子极性的强弱。如μ HCl ＝ 3.5010－30 Cm，μ H2O ＝ 6.1410－30 Cm NH3 ②用μ 验证或判断某些分子的几何构型。 如 NH3和 BeCl3都是四原子分子。 μ －30 ＝ 4.9410 Cm，μ BeCl3 ＝ 0 Cm，说明 NH3是极性分子为三角锥形，BeCl3为非极性分子为平面 三角形的构型。 ⑶诱导偶极和瞬间偶极 ①诱导偶极外电场影响下所产生的偶极 ② 瞬间偶极 在某一瞬间，分子的正电荷重心和负电荷重心会发生不重合现象， 这时所产生 的偶极 3.3. 分子间作用力分子间作用力 （范德华力）（范德华力） 化学键的结合能一般在 kJ mol－1 。 ⑴取向力⑴取向力极性分子之间的永久偶极而产生的相互作用力。它仅存在于极性分子之间。 【注意】 取向力的本质是静电作用。 分子的极性越大， 取向力越大； 温度越高， 取向力越小。 ⑵诱导力⑵诱导力诱导偶极同极性分子的永久偶极间的作用力 极性分子作为电场， 使非极性分子产生诱导偶极或使极性分子的偶极增大 （也产生诱导偶 极） ，这时诱导偶极与永久偶极之间产生诱导力。因此诱导力存在于极性分子与非极性分子之 间，也存在于极性分子与极性分子之间。 【注意】诱导力的本质也是静电作用。一般来说，极性分子的极性越大，诱导力越大。分子的 变形性越大，诱导力也越大。诱导力与温度无关。 ⑶色散力⑶色散力由于存在“瞬间偶极”而产生的相互作用力。 由于各种分子均有瞬间偶极， 故色散力存在于极性分和极性分子， 极性分子和非极性分子及非 极性分子和非极性分子之间 。 【注意】色散力的大小与分子的变形性有关。分子变形性越大，色散力就越大。 －1数量级，而分子间力的能量只有几个 非极性分子非极性分子 _ _ _ _ 极性分子极性分子 极性分子极性分子 _ _ _ _ 极性分子极性分子非极性分子非极性分子 _ _ 诱导诱导 _ _ 产生诱导偶极产生诱导偶极 _ _ 诱导力诱导力 _ _ 产生瞬时产生瞬时 偶极偶极 _ _ _ _ 色散力色散力 ⑷分子间作用力的特点⑷分子间作用力的特点 取向作用取向作用 _ _ 取向力取向力 _ _ ①本质是一种电性作用力（静电吸引） ，永远存在于分子之间。 ②力的作用很小。一般只有几几十千焦每摩，比化学键键能小1-2 个数量级。 ③无方向性和饱和性。 ④作用范围是短程力，作用范围仅几百库米，当分子间距离为分子本身直径的45 倍时， 作用力迅速减弱。 ⑤对大多数分子，色散力是主要的，一般相对大小，色散力＞取向力＞＞诱导力。 ⑸影响分子间作用力的因素⑸影响分子间作用力的因素 ①分子间距离，这是主要因素，距离增大，作用力迅速减弱。 ②取向力还与温度和分子的极性强弱有关 温度升高， 取向难， 取向力减弱， 分子偶极矩越大， 取向力越强。 ③诱导力还与极性分子极性强弱和非极性分子的变形性大小有关极性分子偶极矩越大，非 极性分子极化率越大，诱导力越强。 ④色散力主要与分子的变形性有关，即分子极化率越大，色散力越强。 ⑹分子间力对物质物理性质的影响⑹分子间力对物质物理性质的影响主要影响熔、沸点、气化热、熔化热。 ①液态物质分子间力越大，气化热越大，沸点越高。 ②固态物质分子间力越大，熔化热越大，熔点越高。 ③一般说结构相似的同系列物质（如 X2）相对分子质量越大，分子变形性也越大，分 子间力越强，物质的熔、沸点就越高。 ④相对分子质量相等（如H3PO4、H2SO4）或近似而体积大的有较大变形性熔、沸点相对 较高。 ⑤溶质或溶剂（若它们是同系列，如有机物中）的极化率 α越大，分子变形性和分子间的 力越大，溶解度越大。 ⑥分子极性小的（如聚乙烯、聚异丁烯等）分子间力小，硬度不大，含有极性基因的有机 玻璃等物，分子间力较大，具有一定的硬度。 二、氢键 在 HX 熔、沸点变化出现反常，这是因除分子间力外，还有氢键。 1、氢键的形成 氢键的生成，主要是由偶极与偶极之间的静电吸引作用。当氢原子与电负性甚强的原子 如 A 结合时，因极化效应，其键间的电荷分布不均，氢原子变成近乎氢正离子状态。此时再与另一 电负性甚强的原子如 B相遇时， 即发生静电吸引。 因此结合可视为以H 离子为桥梁而形成的， 故称为氢键。 ⑴氢键的表示A─H---B 其中 A、B 是氧、氮或氟等电负性大且原子半径比较小的原子。 生成氢键时，给出氢原子的 AH 基叫做氢给予基，与氢原子配位的电负性较大的原子 B 或 基叫氢接受基，具有氢给予基的分子叫氢给予体。把氢键看作是由B 给出电子向 H 配对，电 子给予体 B 是氢接受体，电子接受体A─H 是氢给予体。 ⑵强度用键能表示 ⑶键能指 A─H---B 分解成 A-H 和 B-H 所需的能量。 一般 在 42kJmol-1 以下，比共价键键能小很多， 而与分子间力更接近。例如 H2O 中， E OH 463 kJmol-1，而氢键键能仅为 18.83 kJmol-1。  HO H HO H ⑷键长指 A 原子中心到 B 原子中心的距离 氢键的形成，既可以是一个分子在其分子内形成，也可以是两个或多个分子在其分子间 形成。例如水扬醛和 2甲基2芳氧基丙酸分别在其分子内形成了氢键，而氟化氢和甲醇 则是在其分子之间形成氢键。 氢键并不限于在同类分子之间形成． 不同类分子之间亦可形成氢 键，如醇、醚、酮、 胺等相