无机化学分子结构性质和理论.ppt

　　同核双原子分子的实测偶极矩都等于零，是非极性分子。 　　异核双原子分子HF、HCl、HBr、HI的极性依次增大。 　　多原子分子的几何构型决定了分子的偶极矩是否等于零，因此，测定偶极矩可用来判别分子的几何构型。 　　一种简单的方法是：如果在分子中能找到2个轴，绕轴旋转180度，分子能重合则此分子是非极性分子。 第九节 分子间力 　　除化学键(共价键、离子键、金属键)外，分子与分子之间，某些较大分子的基团之间，或小分子与大分子内的基团之间，还存在着各种各样的作用力，总称分子间力。相对于化学键，分子间力是一类弱作用力。 　　化学键的键能数量级达102，甚至103kJ/mol，而分子间力的能量只达n~n·10kJ/mol的数量级，比化学键弱得多。范德华力和氢键是两类最常见的分子间力，分别介绍如下。 　　一、范德华力 　　范德华力最早是由范德华研究实际气体对理想气体状态方程的偏差提出来的，大家知道，理想气体是假设分子没有体积也没有任何作用力为基础确立的概念，当气体密度很小(体积很大、压力很小)、温度不低时，实际气体的行为相当于理想气体。事实上，实际气体分子有相互作用力。 　　范德华力普遍地存在于固、液、气态任何微粒之间。 范德华力没有方向性和饱和性。 将范德华力可分解为三种不同来源的作用力——色散力、诱导力和取向力。 　　1、色散力 　　所有单一原子或多个原子键合而成的分子、离子或者分子中的基团(统称分子)。相对于电子，分子中原子的位置相对固定，而分子中的电子却围绕整个分子快速运动着。 　　于是，分子的正电荷重心与负电荷重心时时刻刻不重合，产生瞬时偶极。 瞬时偶极矩之间会产生电性引力，这就是色散力。 色散力是所有分子都有的最普遍存在的范德华力。 分子量越大，色散力就越强。 　　取向力只有极性分子与极性分子之间才存在。分子偶极矩越大，取向力越大。 　　如：HCl、HBr、HI的偶极矩依次减小。　　? 　　2、取向力 　　取向力，又叫定向力，是极性分子与极性分子之间的固有偶极与固有偶极之间的静电引力。 　　诱导偶极矩的大小由—固有偶极的偶极矩(m)大小和分子变形性的大小决定。极化率越大,分子越容易变形,在同一固有偶极作用下产生的诱导偶极矩就越大。 　　 　　3、诱导力 　　在极性分子的固有偶极诱导下，临近它的分子会产生诱导偶极，分子间的诱导偶极与固有偶极之间的电性引力称为诱导力。 色散力、取向力和诱导力 　　4、分子间力构成对比 分子 氢键 取向力kJ/mol 诱导力 kJ/mol 色散力 kJ/mol Ar 无 0 0 有 CO 无 有 有 有 HI 无 有 有 有 HBr 无 有 有 有 HCl 无 有 有 有 NH3 有 有 有 有 H2O 有 36.39 1.93 9.00 　　二、氢键——分子间又一种作用力 　　氢键是已经以共价键与其他原子键合的氢原子与另一个原子之间产生的分子间作用力，是除范德华力外的另一种常见分子间作用力。 Ⅰ、氢键：与电负性值很大、半径小的元素原子共价结合的氢原子与另一电负性值很大、半径小的元素原子之间的作用。 Ⅱ、形成条件：F、O、N Ⅲ、特征： 具有方向性和饱和性 氢键较范氏力大但不如化学键强。 从图中可以看到氢键对HF、H2O及NH3的熔沸点的影响 　　１、氢键解释了水的特殊物理性质 　　水的物理性质十分特异。与同周期氢化物相比，冰的密度小、4?C时水的密度最大、水的熔沸点高、水的比热大、水的蒸气压小、……等等。 　　水的这些特异物理性质对于生命的存在有着决定性的意义。如若冰的密度比液态水的密度大，如若液态水从0?C升至4?C密度不增大，地球上的所有水体在冬天结冰时，所有水生生物都会冻死。 　　冰的密度低是由于每个水分子周围最邻近的水分子只有4个 　　这就表明其间的作用力——氢键: 　　O—H…O具有方向性。氢键有方向性的性质不同于范德华力,而与共价键相同。氢键有饱和性,每摩尔冰里只有2N0个氢键。 冰的晶体结构：(小球代表氢原子,大球代表氧原子,实线代表H—O键，虚线代表氢键) 　　冰熔化为液态水，至多只能打破冰中全部氢键的约13%。 　　这就意味着,刚刚熔化的水中仍分布着大量近距有序的冰晶结构微小集团(有人称之为“冰山结构”)。随温度升高，同时发生两种相反的过程：一是冰晶结构小集团受热不断崩溃；另一是水分子间距因热运动不断增大。　　 　　2、氢键对氟化氢是弱酸的解释 　　其他卤化氢分子在水溶液表现酸性只是它们与水分子反应生成的“游离的”H3O+离子和X–离子的能力的反映，但对于HF，由于反应产物