第九章-共价键和分子间作用力.ppt

2021/9/12 * 第二节 分子间的作用力(intermolecular force) 一、分子的极性与分子的极化 分子的极性 键的极性 分类 1、极性分子 2、非极性分子 1、极性共价键 2、非极性共价键 判断 电偶极矩 电负性差 联系 双原子分子两者统一(H2、HCl) 多原子分子两者不一定统一（与分子空间构型有关 CO2 与NO2、BF3与NF3） 1．分子的极性与键的极性 2021/9/12 * 第二节 分子间的作用力 2．电偶极矩 μ＝ q · d 电偶极矩为零的分子是非极性分子,电偶极矩愈大表示分子的极性愈强。 2021/9/12 * 第二节 分子间的作用力 3．分子的极化 2021/9/12 * 第二节 分子间的作用力 二、van der Waals力 取向力 orientation force 极性分子相互作用 2021/9/12 * 极性分子和极性分子也可相互诱导 诱导力 induction force 极性分子和非极性分子相互作用 第二节 分子间的作用力 2021/9/12 * 第二节 分子间的作用力 色散力是由瞬间偶极产生的。 色散力 dispersion force 在研究极性分子之间的作用力时,由取向力和诱导力计算得到的分子间作用能总和要比实验小得多,即使像Cl2 、O2等典型的非极性分子也能液化,说明无论是极性分子还是非极性分子,除取向力和诱导力外,还有第三种力存在。即色散力。 2021/9/12 * 电子云和原子核之间发生的瞬间相对位移. 色散力的大小主要与 分子的变形性有关.随分子量增大而增大。 第二节 分子间的作用力 2021/9/12 * 第二节 分子间的作用力 van der Waals力的特点: 它是静电引力,作用能比化学键小1-2个数量级; 它的作用范围只有几十到几百pm; 它不具有方向性和饱和性; 大多数分子色散力为主。 van der Waals力的分布 取向力 诱导力 色散力 非极性分子之间 √ 极性分子和非极性分子之间 √ √ 极性分子之间 √ √ √ 2021/9/12 * 第二节 分子间的作用力 van der Waals力是决定物质的熔点（melting point, mp）、沸点(boiling point, bp)、溶解性等物理性质的主要因素。同类型分子间van der Waals力越强,物质的熔、沸点越高。 如:非极性卤素分子氟、氯是气体,溴为液体,碘为固体（色散力依次增大）。 再如:极性分子 HF HCl HBr HI 取向力和诱导力随极性减小而减小（从左向右依次减小） 色散力却随分子量增大而增大（从左向右依次增大） 熔点、沸点依次升高 -84℃,-67 ℃,-35 ℃ 23 ℃ 2021/9/12 * 第二节 分子间的作用力 三、氢键（hydrogen bond） 同族元素的氢化物的沸点和熔点一般随相对分子质量的增大而增高,但HF 的沸点和熔点却比HCl的沸点和熔点高。这表明在HF分子之间除了存在van der Waals力外,还存在另一种作用力。 H2O和NH3也类似。 2021/9/12 * 第二节 分子间的作用力 氢键的形成条件 X—H···Y X,Y=F、O、N （虚线所示为氢键） X:电负性大、半径小 Y:电负性大、半径小,外层有孤对电子 2021/9/12 * 第二节 分子间的作用力 氢键的特点 氢键的键能比化学键弱得多,一般在42 kJ·mol-1 以下,但它比 van der Waals力强。 氢键具有饱和性和方向性。饱和性是H原子通常只能形成1个氢键;方向性是以H原子为中心的3个原子X－H···Y尽可能在一条直线上。 H F H F H F H F H F H F 2021/9/12 * 第二节 分子间的作用力 分子间氢键和分子内氢键 同类化合物中能形成分子间氢键的物质,沸点、熔点高,如NH3 、H2O和HF。 化合物分子内形成氢键,一般沸点和熔点低(HNO3)。 溶质和溶剂间形成氢键,可使溶解度增大。 2021/9/12 * 氢键在医学上的意义 一些生物高分子物质如蛋白质、核酸中均有分子内氢键。DNA脱氧核糖核酸分子中,两条多核苷酸靠碱基之间形成氢键配对而连接。他们盘曲成双螺旋结构的各圈之间也是靠氢键维系而增强其稳定性。一旦氢键被破坏,分子的空间结构发生改变,生理功能就会丧失。 共价键类型 π键:互相平行的轨道以“肩并肩” 方式进行重叠,只能与σ键共存 sp 直线 sp2 正三角形 sp3 正四面体 第9章 小