化学结构分子间力

化学结构分子间力第1页，共31页，2023年，2月20日，星期一分子的极性

对于复杂的多原子分子来说，如果组成原子相同，这样的多原子分子一般都是非极性分子。例如S8、P4等。但O3分子例外，是极性分子。第2页，共31页，2023年，2月20日，星期一第3页，共31页，2023年，2月20日，星期一第4页，共31页，2023年，2月20日，星期一如果组成原子不相同，例如SO2、CO2、CH4、CH3Cl、CHCl3、CCl4等，这些分子有没有极性，不仅取决于元素的电负性（也就是化学键的极性），还取决于分子的空间构型。对称结构无极性。第5页，共31页，2023年，2月20日，星期一第6页，共31页，2023年，2月20日，星期一由于极性分子的正、负电荷重心不重合，因此在极性分子中始终存在着一个正极和一个负极，极性分子的这种固有的偶极叫做永久偶极。有电场情况下的极性分子

没有电场情况下的极性分子第7页，共31页，2023年，2月20日，星期一一、取向力

取向力发生在极性分子和极性分子之间，是靠永久偶极而产生的相互作用力。当两个极性分子相互接近时同极相斥，异极相吸，分子会发生相对的转动，这种转动就叫做取向。取向力的本质是静电引力。第8页，共31页，2023年，2月20日，星期一非极性分子在外加电场、永久偶极或离子的影响下，可以变成具有一定偶极的极性分子，而极性分子在外加电场、永久偶极或离子的影响下其偶极增大，这种受外界影响所产生的偶极叫诱导偶极。第9页，共31页，2023年，2月20日，星期一诱导偶极第10页，共31页，2023年，2月20日，星期一二、诱导力

在极性分子和非极性分子之间、极性分子和极性分子之间以及离子与共价分子之间都存在着诱导力。诱导力的本质是静电引力。第11页，共31页，2023年，2月20日，星期一非极性分子中的正、负电荷重心在没有外加电场存在下也可能发生变化。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，这时所产生的偶极叫做瞬间偶极。瞬间偶极的大小与分子的变形性有关，分子越大，越容易变形，瞬间偶极也越大。第12页，共31页，2023年，2月20日，星期一三、色散力

非极性分子之间也存在着相互作用力。例如：室温下苯是液体不是气体，碘、萘是固体，在低温下Cl2、N2、O2甚至稀有气体也能液化。第13页，共31页，2023年，2月20日，星期一任何一个分子，由于电子的运动和原子核的振动都可以发生瞬间的相对位移，从而产生“瞬间偶极”，“瞬间偶极”间的相互作用力称为色散力。色散力和相互作用的分子变形性有关，分子变形性越大，色散力越大；色散力和分子间距的7次方成反比。第14页，共31页，2023年，2月20日，星期一

第15页，共31页，2023年，2月20日，星期一氢键

由这张图可以看出V、VⅠA和VⅡA族的氢化物沸点按分子量的增大而增大，但HF、H2O、NH3却比较特殊。说明了氟化氢分子之间，水分子之间和氨分子之间有很大的作用力，以致使这些简单的分子形成了缔合的分子。为了说明分子缔合的原因，提出了氢键学说。第16页，共31页，2023年，2月20日，星期一一、氢键的形成

分子缔合的原因是由于分子间形成了氢键。这个半径很小，又带正电性的H原子与另一个水分子中含有孤电子对的并带部分负电荷的O原子充分靠近，相互吸引，形成的键就叫做氢键。第17页，共31页，2023年，2月20日，星期一水分子间的氢键第18页，共31页，2023年，2月20日，星期一所以分子形成氢键必备的两个条件是：（1）分子中必须有一个与电负性很强的元素形成强极性键的H原子。（2）分子中必须有带孤电子对、电负性大，而且原子半径小的元素如F、O、N等。第19页，共31页，2023年，2月20日，星期一第20页，共31页，2023年，2月20日，星期一氢键又分为分子间氢键和分子内氢键。即分子中的X－H键与另一个分子的X（Y）原子相结合的氢键，称为分子间氢键。第21页，共31页，2023年，2月20日，星期一分子内氢键是由一个分子的X－H键与该分子内部的Y原子相结合而成的氢键。如硝酸分子中就存在有一个分子内氢键：第22页，共31页，2023年，2月20日，星期一又如在苯酚的邻位上如有醛基－CHO、羧基－COOH、羟基－OH、硝基－NO2等基团时，也可以形成分子内氢键的螯合环，并且以形成五元环、六元环为主。第23页，共31页，2023年，2月20日，星期一二、氢键的特点

1.氢键具有方向性氢键的方向性是指Y原子与X－H在形成氢键时，要尽可能的使氢键的方向与X－H键的键轴在同一方向上，即是使X－H···Y在同一直线上。第24页，共31页，2023年，2月20日，星期一第25页，共31页，2023年，2月20日，星期一2.氢键具有饱和性氢键的饱和性是指每一个X－H只能与一个Y形成氢键。根据元素电负性和半径的大小，形成氢键的强弱次序如下：F－H···F＞O－H···O＞O－H···N＞N－H···N第26页，共31页，2023年，2月20日，星期一3.氢键的本质氢键的键能与分子间作用力的大小较为接近，因此有人认为氢键属于分子间力的范畴，但氢键有方向性，这又是有别于分子间力的，故可把氢键看作为是有方向性的分子间力。第27页，共31页，2023年，2月20日，星期一三、氢键对化合物性质的影响

氢键的形成对化合物的物理、化学性质有各种不同的影响，在很多实际问题中都会遇到氢键的存在。1.对熔点、沸点的影响2.对溶解度的影响3.对酸性的影响第28页，共31页，2023年，2月20日，星期一1.对熔点、沸点的影响

分子间有较强的氢键时，分子发生缔合现象，使物质的介电常数增大，熔沸点升高。而分子内氢键的生成，一般却会使化合物的熔、沸点降低，汽化热、升华热减小。第29页，共31页，2023年，2月20日，星期一2.对溶解度的影响

在极性溶剂中如果溶质分子与溶剂分子之间可以形成氢键，则溶质的溶解性增大。突出的实例是NH3在H2O中的溶解。但如果溶质分子可以形成分子内氢键，则在极性溶剂中溶解度降低，在非极性溶剂中的溶解度增大。第30页，共31页，20