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（C·m） 。 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 ＝ 3.50×10－30 C·m，μ H2O ＝ 6.14×10－30 C·m 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 ＝ 4.94×10 C·m，μ BeCl3 ＝ 0 C·m，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4~5 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 A—H 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 42kJ·mol-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 kJ·mol-1，而氢键键能仅为 18.83 kJ·mol-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