分子间作用力概述
分子间作用力和氢键
二、氢键: 氢键:
1.氢键的形成过程: 1.氢键的形成过程: 氢键的形成过程
在水分子中的O 在水分子中的O—H中,共用电子对强 烈的偏向氧原子, 烈的偏向氧原子,使得氢原子几乎成 裸露”的质子,其显正电性, 为 “裸露”的质子,其显正电性, 它能与另一个水分子中氧原子的孤电 子对产生静电作用,从而形成氢键。 子对产生静电作用,从而形成氢键。
分子间作用力
一、分子间作用力: 分子间作用力:
1.定义: 将分子聚集在一起的作用力. 1.定义: 将分子聚集在一起的作用力. 定义 2.实质: 静电作用,比化学键弱得多. 2.实质: 静电作用,比化学键弱得多. 实质 3.类型: 范德华力和Байду номын сангаас键 3.类型: 类型 4.存在: 4.存在: 存在 普遍存在分子间
作用粒子 化学键 分子间作用力 (范德华力 范德华力) 范德华力
作用力大小
意义 主要影响物质 的化学性质 主要影响物质的物 理性质( 沸点) 理性质(熔、沸点)
相邻原子 分子之间
大 小
巩固练习: 巩固练习:
1. 下列物质受热熔化时,不需要破坏化学键( CD) 下列物质受热熔化时,不需要破坏化学键( A. 食盐 B. 纯碱 C. 干冰 D. 冰
5.作用: 影响物质的熔、沸点、 5.作用: 影响物质的熔、沸点、溶解度 作用
氧气在水中的溶解度比氮气大, 例:氧气在水中的溶解度比氮气大,原因是 氧分子与水分子之间的范德华力大 6.影响因素 6.影响因素 : 结论:对于结构组成相似的物质,随着相对 结论:对于结构组成相似的物质, 分子质量的增大,范德华力增大,物质的、 分子质量的增大,范德华力增大,物质的、 沸点升高。 沸点升高。
形成条件: 2. 形成条件: 氢原子与非金属性强且原子半径小的非金 属元素原子, 属元素原子,如F、O、N原子 、 、 原子 表示方法: 3. 表示方法:
分子间的作用力
3 分子间的作用力1.分子间虽然有空隙,大量分子却能聚集在一起形成固体或液体,说明分子之间存在着引力.2.分子间虽然有空隙,但是用力压缩物体,物体会产生反抗压缩的弹力,这说明分子之间存在着斥力.3.分子之间的引力和斥力的大小都跟分子间的距离有关,都随着间距的增大而减小,随间距的减小而增大,但斥力变化比引力快.4.当分子之间的距离等于r0时,其中一个分子所受的引力与斥力大小相等,这个分子所受合力为0;当分子间距离小于r0时,作用力的合力表现为斥力;当分子间距大于r0时,作用力的合力表现为引力.5.分子动理论:物体是由大量分子组成的,分子在做永不停息的无规则运动,分子之间存在着引力和斥力.知识点一分子间有空隙1.分子间存在空隙的实验.扩散现象和布朗运动表明分子永不停息地做无规则运动,同时也反映了分子间有空隙.假若分子间无空隙,则无规则运动无法实现.2.以下事实也可以说明分子间是有空隙的.(1)气体容易被压缩,说明气体分子间是有空隙的.(2)水和酒精混合后的体积小于原来体积之和,说明液体分子间有空隙.(3)课本中的彩图“扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原子结构照片”中的亮斑是碳原子,其黑色背景显示了固体分子间也有空隙.(4)物体的热胀冷缩现象正是由于物体分子间的空隙增大或缩小而造成的,这是气体、液体和固体所共有的现象.注:我们在估测分子大小时,常常把固体或液体分子看做是一个挨一个紧密排列的,其实,那只是为了研究方便而做的一种理想化的模型,真实的分子间是有空隙的.►尝试应用1.下列事实中,能说明分子间有间隙的是(D)A.用瓶子装满一瓶砂糖,反复抖动后总体积减小B.手捏面包,体积减小C.水很容易渗入沙土层中D.水和酒精混合后的总体积小于二者原来的体积之和解析:反复抖动砂糖、手捏面包,使总体积减小和水易渗入沙土层中只能说明宏观物体间有空隙,不能说明微观分子间有间隙,故答案为D.知识点二分子间的作用力1.说明分子间存在引力和斥力的现象及解析.(1)从宏观上解析.以固体物质为例,物体在被拉伸时需要一定的外力,这表明组成物质的分子之间存在着相互作用的引力,所以要使物体被拉伸,一定需要有外力来克服分子之间的引力;同时物体在被压缩时也需要一定的外力,这表明组成物质的分子之间还存在着相互作用力的斥力,因此要使物体被压缩,一定需要有外力来克服分子之间的斥力.(2)从微观上解析.分子间虽然有空隙,大量分子却能聚集在一起形成固体或液体,说明分子间存在着引力.分子间有引力,而分子间又有空隙,没有紧紧吸在一起,这说明分子间还存在着斥力.2.分子间的相互作用力.分子间同时存在相互作用的引力和斥力,分子间的引力和斥力都随分子间的距离的变化而变化,而分子力是引力和斥力的合力.分子引力、斥力大小及其分子力跟分子距离的关系如下:(1)分子间引力和斥力均随着分子间距离的增大而单调减小.(2)在0<r<r0的区间内,分子力表现为斥力,这是因为分子间斥力大于引力;在0<r<r0的区间内,表现为斥力的分子力随着分子间距离的增大而减小,这是因为分子间斥力减小得比引力更快.(3)当r=r0(r0大约为10-10 m)时,分子力为零,这是因为分子间引力和斥力大小相等而达到平衡.(4)在r0<r<r m的区间内,分子力表现为引力,这是因为分子间引力大于斥力;在r0<r<r m的区间内,表现为引力的分子力随着分子间距离的增大而增大,这是因为分子间斥力减小得比引力更快.(5)当r=r m时,表现为引力的分子力取得极大值,这一方面是因为此时分子间引力大于斥力,另一方面还因为此时分子间引力和分子间斥力随着分子间距离的增大而减小得一样快.(6)在r m<r<+∞的区间内,分子力表现为引力,同样是因为分子间引力大于斥力;在r m<r<+∞的区间内,表现为引力的分子力随着分子间距离的增大而减小,这是因为分子间引力减小得比斥力更快.►尝试应用2.下列现象中能说明分子间存在相互作用的是(A)A.一般固体难于拉伸,说明分子间存在引力B.一般液体易于流动和变成小液滴,说明液体分子间有斥力C.用打气筒给自行车轮胎打气,越打越费力,说明气体分子间存在斥力D.高压密闭的钢罐中的油沿筒壁溢出,这是钢分子对油分子的斥力解析:固体难于拉伸,是分子引力的表现,故选项A正确.液体易于流动不是引力、斥力的表现,它的原因是化学键的作用;给自行车打气费力是因为气体压强变大,B、C 错误.D项中说明钢分子间有空隙,油从筒中溢出,是外力作用的结果,而不是钢分子对油分子的斥力作用.知识点三分子动理论1.内容.(1)物体是由大量分子组成的;(2)分子在永不停息地做无规则运动;(3)分子之间存在着引力和斥力.2.热学分类.热学学习包括两个方面:一方面是热现象的宏观理论,另一方面是热现象的微观理论.分子动理论是热现象微观理论的基础.►尝试应用3.下列涉及分子动理论的表述中,正确的是(A)A.物质是由大量分子组成的B.物体内分子在一定条件下可以停止做无规则运动C.物体内分子之间的作用力一定表现为引力D.物体内分子之间的作用力一定表现为斥力解析:根据分子动理论,物质是由大量分子组成的,分子是在永不停息地做无规则的运动,物体内分子之间的作用力存在引力和斥力,可表现为引力和斥力,A正确、BCD 错误.1.分子间同时存在着相互作用的________和________.大量分子能聚集在一起形成固体或液体,说明分子间存在着________;固体和液体很难压缩,即使是气体,当压缩到一定程度后也很难继续压缩,这说明分子之间还存在________.2.当两个分子的距离为r0时,分子所受的引力与斥力大小________,此时分子所受的合力为____.当分子间的距离小于r0时,作用力的合力表现为________;当分子间的距离大于r0时,作用力的合力表现为________.3.分子动理论的内容:物体是由________分子组成的,分子在做____________的无规则运动,分子之间存在着________和________.4.下列事实中,能说明分子间有间隙的是()A.用瓶子装满一瓶砂糖,反复抖动后总体积减小B.手捏面包,体积减小C.水很容易渗入沙土层中D.水和酒精混合后的总体积小于二者原来的体积之和5.关于分子动理论,下述说法不正确的是()A.物质是由大量分子组成的B.分子永不停息地做无规则运动C.分子间有相互作用的引力或斥力D.分子动理论是在一定实验基础上提出的【概念规律练】知识点一分子间的作用力1.当两个分子之间距离为r0时,正好处于平衡状态,下列关于分子间相互作用的引力和斥力的各种说法中,正确的是()A.分子间距离r<r0时,它们之间只有斥力作用B.分子间距离r<r0时,它们之间只有引力作用C.分子间距离r<r0时,它们既有引力又有斥力的作用,而且斥力大于引力D.两分子间距等于2r0时,它们之间既有引力又有斥力,而且引力大于斥力2.关于分子间作用力的说法,正确的是()A.分子间同时存在着引力和斥力,实际表现出来的分子力是其合力B.分子间距离减小时,引力和斥力都增加,但斥力比引力增加得快C.分子间距离减小时,引力和斥力都减小,但斥力减小得快D.当分子间距离的数量级大于10-9m时,分子力已微弱到可以忽略了知识点二宏观现象与分子间作用力3.下列说法哪些是正确的()A.水的体积很难被压缩,这是分子间存在斥力的宏观表现B.气体总是很容易充满容器,这是分子间存在斥力的宏观表现C.两个相同的半球壳吻合接触,中间抽成真空(马德堡半球),用力很难拉开,这是分子间存在吸引力的宏观表现D.用力拉铁棒的两端,铁棒没有断,这是分子间存在引力的宏观表现4.下列事例能说明分子间有相互作用力的是()A.金属块经过锻打能改变它原来的形状而不断裂B.拉断一根钢绳需要用一定的外力C.食盐能溶于水而石蜡却不溶于水D.液体一般很难压缩知识点三分子力做功问题5.两个分子甲和乙相距较远(此时它们之间的分子力可以忽略),设甲固定不动,乙逐渐向甲靠近,直到不能再靠近为止,在此过程中()A.分子力做正功B.分子力先做正功后做负功C.分子力做负功D.分子力先做负功后做正功6.图1甲分子固定在坐标原点O,乙分子位于x轴上,甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图1中曲线所示,F>0为斥力,F<0为引力.a、b、c、d为x轴上四个特定的位置.现把乙分子从a处由静止释放,则()A.乙分子由a到b做加速运动,由b到c做减速运动B.乙分子由a到c做加速运动,到达c时速度最大C.乙分子由a到b的过程中,两分子间的分子力一直做正功D.乙分子由b到c的过程中,两分子间的分子力一直做负功【方法技巧练】图象法分析分子力的问题7.分子间的相互作用力由引力F引和斥力F斥两部分组成,则()A.F引和F斥是同时存在的B.F引总是大于F斥,其合力总表现为引力C.分子之间的距离越小,F引越小,F斥越大D.分子之间的距离越小,F引越大,F斥越小8.当两个分子间的距离为r0时,正好处于平衡状态,下列关于分子间作用力与分子间距离的关系的说法正确的是() A.当分子间的距离r<r0时,它们之间只有斥力作用B.当分子间的距离r=r0时,分子处于平衡状态,不受力C.当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中,分子间的引力和斥力都在减小,且斥力比引力减小得快D.当分子间的距离从0.5r0增大到10r0的过程中,分子间相互作用力的合力在逐渐减小1.下列说法中正确的是()A.用手捏面包,面包的体积缩小了,证明分子间有间隙B.煤堆在墙角时间长了,墙内部也变黑了,证明分子在永不停息地运动C.打开香水瓶后,很远的地方能闻到香味,说明分子在不停地运动D.封闭在容器中的液体很难被压缩,证明分子间有斥力2.下列现象能说明分子之间有相互作用力的是()A.一般固体难于位伸,说明分子间有引力B.一般液体易于流动和变成小液滴,说明液体分子间有斥力C.用气筒给自行车胎打气,越打越费力,说明压缩后的气体分子间有斥力D.高压密闭的钢筒中的油沿筒壁溢出,这是钢分子对油分子的斥力3.下列现象不能说明分子间存在引力的是()A.打湿了的两张纸很难分开B.磁铁吸引附近的小铁钉C.用斧子劈柴,要用很大的力才能把柴劈开D.用电焊把两块铁焊在一起4.图2如图2所示是描述分子引力与斥力随分子间距离r变化的关系曲线,根据曲线可知下列说法中正确的是()A.F引随r增大而增大B.F斥随r增大而减小C.r=r0时,F斥与F引大小相等D.F引与F斥随r增大而减小5.如图3所示,设有一分子位于图中的坐标原点O处不动,另一分子可位于x轴上不同位置处,图中纵坐标表示这两个分子间分子力的大小,两条曲线分别表示斥力和引力的大小随两分子间距离变化的关系,e为两曲线的交点,则()图3A.ab线表示引力,cd线表示斥力,e点的横坐标数量级为10-15mB.ab线表示斥力,cd线表示引力,e点的横坐标数量级为10-10mC.ab线表示引力,cd线表示斥力,e点的横坐标数量级为10-10mD.ab线表示斥力,cd线表示引力,e点的横坐标数量级为10-15m6.两个分子从靠近得不能再靠近的位置开始,使二者之间的距离逐渐增大,直到大于分子直径的10倍以上,这一过程中关于分子间的相互作用力的下列说法中正确的是()A.分子间的引力和斥力都在减小B.分子间的斥力在减小,引力在增大C.分子间相互作用的合力在逐渐减小D.分子间相互作用的合力,先减小后增大,再减小到零7.图4某人用原子级显微镜观察高真空度的空间,发现有一对分子A和B环绕一个共同“中心”旋转,如图4所示,从而形成一个“类双星”体系,并且发现此“中心”离A分子较近,这两个分子间的距离用r表示.已知当r=r0时两分子间的分子力为零.则在上述“类双星”体系中,A、B两分子间有()A.间距r>r0B.间距r<r0C.A的质量大于B的质量D.A的速率大于B的速率8.两个分子从相距较远(分子力可忽略)开始靠近,直到不能再靠近的过程中()A.分子力先做负功后做正功B.分子力先做正功后做负功C.分子间的引力和斥力都增大D.两分子从r0处再靠近,斥力比引力增加得快9.“破镜难圆”的原因是()A.玻璃分子间的斥力比引力大B.玻璃分子间不存在分子力的作用C.一块玻璃内部分子间的引力大于斥力;而两块碎玻璃片之间,分子引力和斥力大小相等,合力为零D.两片碎玻璃之间,绝大多数玻璃分子间距离太大,分子引力和斥力都可忽略,总的分子引力为零10.当表面平滑的太空飞行器在太空中飞行与灰尘互相摩擦时,很容易发生“黏合”现象,这是由于()A.摩擦生热的作用B.化学反应的作用C.分子力的作用D.万有引力的作用11.图5如图5所示,把一块干净的玻璃板吊在测力计的下端,使玻璃板水平地接触水面,用手缓慢坚直向上拉测力计,则玻璃板在拉离水面的过程中()A.测力计示数始终等于玻璃板的重力B.测力计示数会出现大于玻璃板重力的情况C.因为玻璃板上表面受到大气压力,所以拉力大于玻璃板的重力D.因为拉起时还需要克服水分子间的吸引力,所以拉力大于玻璃板的重力12.一段小铅柱,用刀切成两段,然后把两个断面对接,稍用压力就能使两段铅柱接合起来,一端挂几千克的重物,也不会把铅柱拉开,而玻璃碎了却不能重新接合,为什么?13.最近几年出现了许多新的焊接方式,如摩擦焊接、爆炸焊接等.摩擦焊接的方法是使焊件两个接触面高速地向相反方向旋转,同时加上很大的压力(约每平方厘米加几千到几万牛顿的力),瞬间就焊接成一个整体了.试用所学知识分析摩擦焊接的原理.。
分子间作用力概述
分子间作用力概述范德华力是最常见的分子间作用力,它是由于分子中电子云的不对称分布而产生的。
范德华力分为两种类型:极化力和分散力。
极化力是由于一个分子的电子云被另一个分子的电荷所扰动而产生的吸引力。
当一个极性分子靠近一个非极性分子时,极性分子的负电荷会吸引非极性分子的电子云,从而使非极性分子的一个一侧带有负电荷,而另一侧带有正电荷。
这种分子间的极化力被称为近距离极化力。
分散力是非极性分子之间产生的吸引力。
非极性分子没有明显的正负电荷,但其电子云仍然会不断地随机地分布。
在一些时刻,一个非极性分子的电子云可能稍微更靠近分子的一部分,导致在该区域产生一个暂时的负电荷。
这个暂时的负电荷会影响附近的分子,使它们靠近,并产生吸引力。
这种分子间的分散力可以进一步细分为分子间的导向作用力和分子间的诱导作用力。
静电作用力(或称作库仑力)是由于正电荷和负电荷之间的吸引力而产生的。
当两个分子具有相反的电荷时,它们之间会有一个静电吸引力,如果两个分子具有相同的电荷,则会有一个静电斥力。
静电作用力在离子化合物中非常重要,例如在氯化钠中,钠离子与氯离子之间的静电作用力使得这种化合物具有盐的特性。
氢键是较强的分子间作用力之一、氢键是指一些特殊分子之间的强烈化学键。
在氢键中,氢原子与较电负的原子(如氮、氧或氟)之间形成极化的键。
这种键的特殊性在于氢键的强度大于一般的范德华力,但比共价键和离子键要弱。
氢键在生物化学中起着重要的作用,例如在DNA、蛋白质和许多其他生物分子的结构和功能中都具有重要的作用。
这些分子间作用力决定了许多物质的性质和行为,例如沸点、熔点、溶解度、表面张力、粘度等。
例如,溶解度取决于溶质分子之间和溶剂分子之间的相互作用力。
如果分子之间的作用力较强,溶质能够很好地溶解在溶剂中;如果分子之间的作用力较弱,溶质可能不容易溶解。
总的来说,分子间作用力对物质的特性和行为至关重要。
深入理解分子间作用力的本质和机理对于解释物质的性质和行为,以及设计和合成新材料具有重要的意义。
分子间作用力概述
分子间作用力概述分子间作用力是指分子之间相互作用的力,这些力是导致分子聚集和形成固态、液态及气态物质的关键因素。
分子间作用力是物质性质的决定性因素,它对于理解物质的相态转变、溶解性、表面张力、表面活性等现象具有重要作用。
范德华力是分子间最常见的作用力,它是由于分子中电子云的不均匀分布而产生的。
在一个分子中,电子云的分布不是完全均匀的,存在着一定的偏离。
假设有两个分子,当它们靠近时,两个分子的电子云会相互影响,使得一个分子的电子云在不同的时刻偏向一个方向,形成一个暂时的偶极矩。
这个偶极矩会影响到另一个分子的电子云分布,从而使得另一个分子也形成一个偶极矩。
由于这种矩阵的相互作用,分子间会产生一种吸引力,即范德华力。
氢键是一种比较强的分子间作用力,它通常发生在含有氢原子和氮、氧或氟等元素的分子之间。
氢键的形成是由于氢原子带正电的部分与其他分子中的带负电的部分之间的相互作用。
由于氢与其他电负性较高的原子的电荷差异,氢键使得相邻分子之间更紧密地结合,从而使得物质具有较高的熔点、沸点和比热容等性质。
离子键是由两种带电荷的离子之间的相互作用力所形成的。
一个离子通常是一个金属离子,它失去了电子而带有正电荷,另一个离子通常是一个非金属离子,它获得了电子而带有负电荷。
正负电荷的吸引力使得离子键比范德华力和氢键更强,并且在大多数无机化合物中起主导作用。
共价键是由两个或多个非金属原子的相互作用形成的,这种相互作用是通过共享电子对而实现的。
共价键的形成取决于原子之间电子的排列方式,通常是通过原子的价电子轨道之间的重叠来实现的。
共价键比其他分子间作用力更强,并且在化学反应和分子结构中发挥重要作用。
除了上述主要的分子间作用力之外,还有一些较为特殊的作用力,例如π-π堆积、疏水作用等。
π-π堆积是芳香环之间的相互作用力,其作用机制与范德华力类似,可以在聚集体和有机分子之间产生强烈的相互作用。
疏水作用是由于水分子与溶质分子之间的相互作用所产生的力,其主要产生在非极性溶质分子与水分子之间。
分子间的作用力
分子间的作用力
分子间作用力的类型有:氢键、范德华力、卤键。
其中范德华力又可以分为三种作用力:取向力、诱导力和色散力。
极性分子与极性分子之间,取向力、诱导力、色散力都存在。
极性分子与非极性分子之间,则存在诱导力和色散力。
非极性分子与非极性分子之间,则只存在色散力。
(1)取向力:发生在极性分子与极性分子之间。
由于极性分子的电性分布不均匀,一端带正电,一端带负电,形成偶极。
因此,当两个极性分子相互接近时,由于它们偶极的同极相斥,异极相吸,二个分子必将发生相对转动。
这种偶极子的相互转动,就使偶极子的相反的极相对,叫做“取向”。
这种由于极性分子的取向而产生的分子间的作用力,叫做取向力。
(2)诱导力:发生在极性分子与非极性分子之间以及极性分子之间。
在极性分子和非极性分子间,由于极性分子的影响,会使非极性分子的电子云与原子核发生相对位移,产生诱导偶极,与原极性分子的固有偶极相互吸引,这种诱导偶极间产生的作用力叫诱导力。
同样地极性分子间既具有取向力,又具有诱导力。
(3)色散力:当非极性分子相互接近时,由于每个分
子的电子不断运动和原子核的不断振动,经常发生电子云和原子核之间的瞬时相对位移,产生瞬时偶极。
而这种瞬时偶极又会诱导邻近分子也产生和它相吸引的瞬时偶极。
由于瞬时偶极间的不断重复作用,使得分子间始终存在着引力,因其计算公式与光色散公式相似而称为色散力。
分子间的作用力
分子间的作用力1.协调作用力:-范德华力:范德华力是分子之间的一种吸引力,也称作弱化学键。
它是由于偶极瞬时诱导引起的,主要存在于非极性物质中。
范德华力随着分子量的增加而增强,因此分子量较大的分子通常具有较高的沸点和熔点。
-氢键:氢键是一种特殊的范德华力,它是由于氢原子与氮、氧、氟等元素之间的相互作用引起的。
氢键是分子间相互作用中最重要的一种,它对于生物分子的结构、功能和相互作用起着至关重要的作用。
-离子键:离子键是由阳离子和阴离子之间的相互作用引起的,是一种强化学键。
离子键存在于离子化合物中,如盐和金属氧化物。
离子键的强度较大,因此离子化合物通常具有较高的熔点和沸点。
2.不协调作用力:-偶极相互作用力:当一个极性分子靠近另一个极性分子时,它们之间会发生静电相互作用。
这种作用力通常较弱,但当大量分子聚集在一起时,偶极相互作用力可以产生重要的影响,如液体的表面张力和聚集态的结构。
-范德华斥力:当两个非极性分子非常接近时,它们的电子云会发生排斥作用,这是由于电子云的重叠导致的。
范德华斥力是分子之间的一种排斥力,它在非极性物质中起着重要作用,限制了分子之间的接近距离。
-范德华凝聚力:当两个非极性分子之间的范德华力超过范德华斥力时,它们会彼此吸引并形成一种凝聚力。
范德华凝聚力对于液体和固体的形成具有重要作用,尤其是在非极性物质中。
需要注意的是,分子间的作用力不仅仅取决于分子之间的距离,还受到分子的极性、电荷分布以及分子的形状等因素的影响。
这些作用力的存在和强度决定了物质的性质,如熔点、沸点、溶解度等。
分子间的作用力也是许多化学和生物过程的基础,对于我们理解和探索物质世界具有重要意义。
分子间的作用力 分子晶体
(2)每个环平均拥有:
1
个C-C键, 1/2个C原子。
个六元环所共有,每个C
(3)晶体中每个C原子被 12 原子占有 2 个C-C键。
练
习
1.下列物质中,固态时一定是分子晶体的 是 D A. 酸性氧化物 B. 非金属单质 C. 碱性氧化物 D. 含氧酸
2.下列哪种情况下,一对物质中有且只有同 一种作用力被克服 D A. 使H2 和HF气化 B. 熔融C和Ca C. 溶解LiCl和ICl D. 熔融CCl4和I2
这使得它的熔点 比分子量相近的醋酸、 硝酸高。
问题解决:
1.氨气极易溶与水 2.氟化氢的熔点高于氯化氢 3.硝酸的熔点比醋酸低 4.水的密度比冰的密度大
冰浮在水 面上
在水蒸气中水以单个的H20分子形 式存在;在液态水中,经常是几个 水分子通过氢键结合起来,形成 (H20)n;在固态水(冰)中,水 分子大范围地以氢键互相联结,形 成相当疏松的晶体,从而在结构中 有许多空隙,造成体积膨胀,密度 减小,因此冰能浮在水面上.
氢键的书写形式
H2O中的氢键 O H O H H H
HF中的氢键
H F NH3中的氢键 N H N H H H H H H F
H
F
【交流与讨论】
邻羟基苯甲醛和对羟基苯甲醛是同分 异构体,邻羟基苯甲醛的熔点2℃,沸点 115℃,对羟基苯甲醛的熔点196.5℃,沸 点250℃。请从它们的结构特点分析它们所 形成的氢键的不同,以及导致两者熔点差 异的原因。
(2) 部分非金属单质: X2, N2, O2, H2, S8, P4, C60 ,惰气。
(3) 部分非金属氧化物: CO2, SO2, N2O4, P4O6, P4O10
(4) 几乎所有的酸: H2SO4, HNO3, H3PO4
分子之间的作用力
分子之间的作用力一、范德华力(Van der Waals力)范德华力是分子之间的吸引力,分为三种类型:弥散力、取向力和诱导力。
1.弥散力:一组非极性分子(如氢气、氮气和甲烷等)在接近时,由于电子云的瞬态偏移,使得一个分子在一些时刻稍微带有正电荷,而其他分子在该时刻稍微带有负电荷。
这种瞬态的偶极矩引起了分子间的吸引力,称为弥散力。
2.取向力:当带有极性的分子(如HCl和H2O等)接近时,由于其正负电荷分布的非球对称性,会引起一种电荷分布不均匀,从而带来吸引力,称为取向力。
3.诱导力:弥散力和取向力的作用促使分子中的电子云发生重排,并使其产生一个瞬态的极化。
这种极化会影响周围的分子,并导致这些分子发生极化。
这种临时产生的极化又会引起分子之间的再次吸引力,称为诱导力。
范德华力是一种弱的力量,只能在非常近距离时产生影响,只有当分子之间的距离足够近,这种弱吸引力才能起到关键的作用。
二、静电力1.离子-离子相互作用力:这种力是指由于正离子和负离子之间的静电相互作用而引起的力。
2.离子-极性分子之间的相互作用力:这种相互作用是由于一个带正电的离子与一个带有负电部分的极性分子之间的静电引力或斥力造成的。
3.极性分子之间的相互作用力:带有极性部分的两个分子之间的静电相互作用力也会影响它们的相互作用。
静电力是一种强的力,其作用范围比范德华力大得多,能够在分子之间产生较大的影响。
三、氢键氢键是一种特殊的相互作用力,涉及到一个带有部分正电荷(δ+)的氢离子与一个带有负电荷(δ-)的原子间的相互作用。
氢键主要在带有氮、氧或氟原子的分子之间形成,并且可以在分子中产生一个强大的吸引力。
氢键对于决定蛋白质的二级结构、DNA的双螺旋结构等生物大分子的稳定性起着重要的作用。
总结:分子之间的作用力包括范德华力、静电力和氢键。
范德华力是分子之间的吸引力,可以分为弥散力、取向力和诱导力。
静电力是由于带电部分间的相互吸引或排斥引起的力。
氢键是一种特殊的相互作用力,涉及到一个带有部分正电荷的氢离子与一个带有负电荷的原子间的相互作用。
分子间作用力
(2) 范德华力与相对分子质量的关系 分子 相对分子 质量 范德华力 (kJ/mol) HCl 36.5 21.14 HBr 81 23.11 HI 128 26.00
结构相似,相对分子质量越大,范德 华力越大
(3)范德华力与分子的极性的关系 分子 CO 相对分 子质量 28 分子的 极性 极性 范德华力 (kJ/mol) 8.75
(1)广泛存在(由分子构成的物质)
(2)没有方向性、饱和性 (3)作用力弱、是短程力
分子 HCl HBr HI
范德华力(kJ· -1) 键能(kJ· -1) mol mol 21.14 432 23.11 26.00 366 298
• (1)范德华力很弱,约比化学键能小1-2数量 级,不属于化学键。
第四节 分子间作用力
2H2O=2H2 ↑ +O2 ↑
电能转化成化学能,用以破坏化学键。
水的三态转变
固态水
液态水
气态水
思考:为什么水三态之间的转化会伴随
着能量的变化?
一、分子间作用力
1、概念:分子间存在一种把分子聚集在 一起的作用力——分子间作用力
2.实质:
分子间作用力是一种静电作用。是分子得以聚集的 的根本原因。
4.氢键的特点:
----氢键具有方向性与饱和性
分子中每一个X-H键中的H只能与一个Y原子形成氢 键,如果再有第二个Y与H结合,则Y与Y之间的斥 力将比H…Y之间的引力大,也就是说H原子没有足 够的空间再与另一个Y原子结合。 (饱和性) X-H…Y系统中,X-H…Y一般在同一直线上,这样才 可使X和Y距离最远,两原子间的斥力最小,系统 更稳定。 (方向性)
结论:
(1)影响物质的类型: 由分子构成的物质 (2)影响由分子组成物质的一些物理性质: 如熔点、沸点、溶解度等。
分子间作用力
与氢键的关系
氢键的本质是强极性键(A-H)上的氢核 与电负性很大的、含孤电子对并带有部分负电荷的原子B之间的静电引力。氢原子可以同时与2个电负性很大、原子半径较小且带有未共享电子对的原子(如O、N、F等)相结合。在X—H…Y,X、Y都是电负性很大、原子半径较小且带有未共享电子对的原子。X—H中,X有极强的电负性,使得X—H键上的电子云密度偏向于X一端,而H显示部分正电荷;另一分子中的Y上也集中着电子云而显负性,它与H以静电力相结合,这就是氢键的本质。所以一般把形成氢键的静电引力也称为范德华力,所不同的的是它具有饱和性与方向性。这种力一般在40kJ/mol以下,比一般的键能小得多。
从物理力学角度讲可分为引力和斥力
引力:
①当外力欲使物体拉伸时,组成物体的大量分子间将表现出引力以抗拒外界对它的拉伸。
②分子间虽然有空隙,大量分子却能聚在一起形成固体和液体,说明分子间存在引力。
③固体保持一定的形状,说明分子间有引力。
斥力:
①当外力欲使物体压缩时,组成物体的大量分子间将表现出斥力以抗拒外界对它的压缩。
诱导偶极子-诱导偶极子 1/r6色散力
非键排斥 1/r12—1/r6
在中学里学过离子键,以及NaCl、CsCl、CaF2、立方ZnS、六方ZnS、金红石TiO2 这六种典型化合物的晶体构型,是强作用力。
在生物学中重点是了解有机分子的离子相互作用。有机分子形成的离子,电负性差异没有那么大,相互作用不像这些典型的离子化合物离子键这样大,所以就称为离子相互作用;但他们的共同点都是靠静电引力做形成。
μ1,μ2 为两个分子的偶极矩; r 为分子质心间的距离, k 为Boltzmann 常数,T 为热力学温度,负值表示能量降低。
分子间作用力
分子间作用力
分子间作用力是分子之间相互作用的力量,它对物质的性质和行为产生重要影响。
这些作用力影响着液体的表面张力、气体的压强、固体的熔点和沸点等物理性质。
在化学反应中,分子间作用力也扮演着重要角色,影响反应速率和产率。
分子间作用力可以分为几种主要类型:范德华力、氢键、离子键和共价键。
范德华力是非极性分子之间的弱作用力,它是由于电子在空间中的不均匀分布而产生的。
氢键是一种特殊的静电相互作用力,它发生在一个电负性较高的氢原子与一个电负性较低的原子之间。
离子键则是由正负电荷之间的相互吸引力产生的。
共价键则是由原子之间共享电子形成的。
这些分子间作用力的强弱决定了物质的性质。
例如,范德华力较弱,因此非极性物质通常具有较低的沸点和熔点。
氢键较强,使得水具有较高的沸点和熔点,以及较大的表面张力。
离子键较强,导致离子晶体具有高熔点,而共价键通常具有较高的强度和熔点。
在化学反应中,分子间作用力也可以影响反应的进行。
例如,在溶剂中,分子间作用力可以使溶质分子离解,促进化学反应的发生。
此外,在催化剂的作用下,分子间作用力可以调节反应的速率和选择性。
总而言之,分子间作用力是决定物质性质和化学反应过程的重要因素,它们的强弱和类型对物质的性质和行为产生重要影响。
分子间作用力概述
分子间作用力概述分子间作用力是指分子之间相互作用的力量,它是物质宏观性质的基础。
在化学和物理学中,分子间作用力可以分为三种类型:范德华力、氢键和离子键。
这些力量在分子之间产生各种不同的相互作用,从而决定了物质的性质和行为。
范德华力是一种临时性的、非极性的分子间相互作用力。
它是由于电子在分子内运动而产生的。
范德华力可以分为三种类型:分散力、取向力和诱导力。
分散力是由于分子间电子云的相互排斥而产生的,它是所有范德华力中最常见的一种。
取向力是由于分子间的极性相互作用而产生的,它是极性分子之间的相互作用力。
诱导力是由于分子间非极性分子的电子云在其他分子的影响下发生极化而产生的。
氢键是一种特殊的分子间相互作用力,它是由于氢原子与高电负性的原子(如氧、氮和氟)之间的相互作用而产生的。
氢键通常比范德华力更强,因此在很多情况下,氢键是决定分子间相互作用的主要力量。
氢键在生物化学、药物化学和物理化学等领域中起着重要的作用,它可以影响物质的溶解性、化学反应速率和分子结构等性质。
离子键是由于正负电荷之间的静电相互作用而产生的。
它通常发生在带正电荷的金属离子和带负电荷的非金属离子之间。
离子键是非常强的分子间作用力,因此离子化合物通常具有高熔点和高沸点。
离子键在无机化学和材料科学中起着重要的作用,它决定了盐的性质和晶体结构等。
除了范德华力、氢键和离子键之外,还有其他一些分子间作用力,如极性-极性相互作用、极性-非极性相互作用和离子-极性相互作用等。
极性-极性相互作用是由于两个极性分子之间的相互作用而产生的,它通常比范德华力更强。
极性-非极性相互作用是由于带正或负电荷的极性分子与非极性分子之间的相互作用而产生的。
离子-极性相互作用是由于离子与极性分子之间的相互作用而产生的。
总之,分子间作用力是物质中分子之间相互作用的力量。
它们可以影响物质的物化性质和行为。
范德华力是临时性的、非极性的相互作用力,氢键是由于氢原子与高电负性原子之间的相互作用而产生的,离子键是由于正负电荷之间的静电相互作用而产生的。
分子间作用力和势能
分子间作用力和势能分子间作用力是指分子之间相互引力或排斥的力,它是分子间相互作用的基础。
分子间作用力决定了物质的性质和行为,如物质的物态、相变等。
势能则是描述分子间作用力的能量。
本文将从分子间作用力的分类、作用机制以及势能的定义和计算方法等方面进行讨论。
首先,将分子间作用力分为五类:静电作用力、氢键力、荷敏作用力、范德华力和疏水力。
1.静电作用力:分子中的正电荷和负电荷之间的相互吸引或排斥力。
这种作用力在离子化合物中非常重要,如NaCl中的Na+和Cl-离子之间的相互作用。
这也是溶解NaCl时需要施加外部能量的原因之一2.氢键力:氢键是一种特殊的静电作用力,通常发生在含有氢原子和电负性较高的原子(如氧、氮和氟)的化合物中。
通常情况下,一个氢原子与一个电负性原子形成氢键,而另一个电负性原子则与相邻分子相互作用。
氢键力在分子中起到了很重要的作用,如水分子中的氢键使水分子可以形成团簇,因此水具有高沸点和高溶解度。
3.荷敏作用力:荷敏作用力是指由于分子中电子云的偏移而产生的极化作用。
极化是由外加电场或其他分子引起的,可以使分子中的正负电荷不再重合。
当两个极化的分子接近时,由于负电荷与正电荷之间的吸引作用而产生荷敏作用力。
4.范德华力:范德华力是由于分子中极性和非极性电荷间的瞬时相互作用引起的吸引力。
这种吸引力产生的原因是电子云的不规则分布引起的极瞬间电偶极子,导致瞬时相互作用力。
范德华力是所有分子间作用力中最弱的,但它在很多物质的性质中起到了重要作用。
5.疏水力:疏水力是由于非极性物质的亲水性引起的。
在水中,非极性分子倾向于聚集在一起,以减少其与水分子之间的接触。
这种趋势被称为疏水力,它是由于疏水性分子两端的势能差引起的。
势能是描述分子间作用力的能量,即分子之间的相对位置所具有的能量。
势能可以通过计算来估算或量化。
1. Lennard-Jones势能函数:它是描述范德华力的势能函数,由两个项组成,一个是吸引项,一个是斥力项。
分子间的相互作用力
分子间的相互作用力引言分子间的相互作用力是物质世界中的一种重要现象。
无论是固体、液体还是气体状态下,分子间的相互作用力都是物质性质的关键因素之一。
分子间的相互作用力可以影响物质的性质、相变和化学反应等过程。
本文将介绍分子间的相互作用力的基本概念、分类以及其在化学和生物学中的重要性。
分子间相互作用力的基本概念分子间相互作用力是指分子之间的相互作用力,它是由于分子内部的电荷分布不均引起的。
根据分子间相互作用的类型和强度的不同,可以将分子间相互作用力分为几种不同的类型。
常见的分子间相互作用力包括范德华力、离子键、氢键和共价键等。
范德华力是分子间最常见的相互作用力,它是由于分子内部电荷分布不均导致的瞬时偶极子引起的相互作用力。
离子键是由带正电荷和带负电荷的离子之间的相互吸引引起的相互作用力。
氢键是一种特殊的分子间相互作用力,它是由氢原子与较电负原子(如氮、氧或氟)之间的相互作用引起的。
共价键是由两个原子间的电子共享引起的。
分子间相互作用力的分类根据分子间相互作用力的类型和强度的不同,可以将分子间相互作用力进一步分类。
常见的分类方法包括极性相互作用力和非极性相互作用力的区分,以及强类型的相互作用力和弱类型的相互作用力的区分。
极性相互作用力是指分子之间由于电荷分布不均而产生的相互吸引或相互排斥的力。
这种力可以是范德华力、氢键或离子键等。
非极性相互作用力则是指分子之间由于电荷分布均匀而产生的力,主要指的是范德华力。
在极性相互作用力中,氢键是一种非常强的相互作用力。
氢键能够影响物质的性质、结构和相变等。
例如,在水分子中,氢键在液体状态下使水分子连在一起形成氢键网络,导致水具有相对较高的沸点和熔点。
而在生物大分子中,氢键也起着重要的作用,维持蛋白质的结构和稳定性。
虽然非极性相互作用力相对较弱,但它们在物质的性质和相变中也起着重要作用。
范德华力是最常见的非极性相互作用力,它能够影响物质的熔点、沸点和溶解性等性质。
分子间相互作用力的重要性分子间相互作用力在化学和生物学中都具有重要的作用。
范德华力(分子间作用力)
分子间作用力分子间作用力分子间作用力又被称为范德华力,按其实质来说是一种电性的吸引力,因此考察分子间作用力的起源就得研究物质分子的电性及分子结构。
分子间作用力分类分子间作用力可以分为以下三种力:取向力取向力发生在极性分子与极性分子之间。
由于极性分子的电性分布不均匀,一端带正电,一端带负电,形成偶极。
因此,当两个极性分子相互接近时,由于它们偶极的同极相斥,异极相吸,两个分子必将发生相对转动。
这种偶极子的互相转动,就使偶极子的相反的极相对,叫做“取向”。
这时由于相反的极相距较近,同极相距较远,结果引力大于斥力,两个分子靠近,当接近到一定距离之后,斥力与引力达到相对平衡。
这种由于极性分子的取向而产生的分子间的作用力,叫做取向力。
取向力的大小与偶极距的平方成正比。
极性分子的偶极矩越大,取向力越大;温度越高,取向力越小.对大多数极性分子,取向力仅占其范德华力构成中的很小分额,只有少数强极性分子例外。
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。
在极性分子和非极性分子之间以及极性分子和极性分子之间都存在诱导力。
在极性分子和非极性分子之间,由于极性分子偶极所产生的电场对非极性分子发生影响,使非极性分子电子云变形(即电子云被吸向极性分子偶极的正电的一极),结果使非极性分子的电子云与原子核发生相对位移,本来非极性分子中的正、负电荷重心是重合的,相对位移后就不再重合,使非极性分子产生了偶极。
这种电荷重心的相对位移叫做“变形”,因变形而产生的偶极,叫做诱导偶极,以区别于极性分子中原有的固有偶极。
诱导偶极和固有偶极就相互吸引,这种由于诱导偶极而产生的作用力,叫做诱导力。
在极性分子和非极性分子之间,由于极性分子偶极所产生的电场对非极性分子发生影响,使非极性分子电子云变形(即电子云被吸向极性分子偶极的正电的一极),结果使非极性分子的电子云与原子核发生相对位移,本来非极性分子中的正、负电荷重心是重合的,相对位移后就不再重合,使非极性分子产生了偶极。
分子间四大作用力
分子间四大作用力分子之间的相互作用力对于物质的性质和行为有着重要的影响。
在自然界中,有四种主要的分子间作用力,分别是离子键、共价键、氢键和范德华力。
下面将详细介绍这四种作用力及其在化学和生物学领域的重要性。
离子键是一种形成于正负电荷之间的强大电吸引力。
它是由于正离子(如钠离子)和负离子(如氯离子)之间的相互吸引而形成的。
这种类型的键通常在由金属和非金属元素组成的离子晶体中存在。
离子键具有高熔点和高沸点,因为需要消耗大量的能量才能克服离子之间的强电吸引力。
离子键在化学反应和物质的性质中起到重要作用,例如在盐的形成和溶解中。
共价键是由两个或多个原子共享电子而形成的。
它是最常见的化学键,主要存在于分子中。
共价键可以形成单键、双键或三键,这取决于原子之间共享的电子对数目。
共价键通常比离子键弱一些,因此具有较低的熔点和沸点。
共价键在有机分子的形成和化学反应中起到重要作用,例如在蛋白质和糖的构建过程中。
氢键是一种特殊的化学键,它通常形成在含有氢原子和电负性较高的氧、氮或氟原子之间。
它是由于氢原子与这些电负性较高的原子之间的电荷分布差异而产生的。
氢键通常比共价键和离子键弱一些,但比范德华力强。
氢键在生物分子(如DNA双链和蛋白质结构)的稳定性和生物学活性中起到重要作用。
范德华力是一种弱的、瞬时的电荷-电荷相互作用力。
它是由于分子之间电子云的瞬时极化而产生的。
范德华力通常是各种分子间相互作用力中最弱的一种。
然而,当许多范德华力作用在一起时,它们可以累积到足以影响物质的性质和行为。
范德华力在液体的表面张力、分子间吸引和气体中颗粒聚集等方面起到重要作用。
总之,离子键、共价键、氢键和范德华力是四个主要的分子间作用力。
它们的强度和性质不同,对物质的性质和行为起到不同的影响。
了解这些作用力对于理解化学和生物学中的各种现象和过程至关重要。
在实际应用中,我们可以利用这些作用力来设计合成新材料、开发新药物和优化化学反应。
分子间作用力
分子间
约几个到数 十个KJ/mol 质熔沸点
分子间 强于分子间作用力 远小于化学键
性质 主要影响物 影响 主要影响物质
影响物质的熔沸点、 密度、溶解性等
小结:
分子
原 子
金属键或共价键 或范德华力
离子 有几种形成方式?
金 属 晶 体 原 子 晶 体
宏 观 物 质
分 子 晶 体 离 子 晶 体
试分析下列各种情况下微粒间作用力的变化情况 ( 填“离子 键”、“极性键”、“非极性键”或“分子间作用力”): ①NaCl 溶于水时破坏____________ 离子键 ; ②HCl 溶于水时破坏____________ ; 极性共价键 ③酒精溶于水时破坏____________ ; 分子间作用力
一般来说,对于组成和结构相似的物质,相 对分子质量越大,分子间作用力越大,物质的熔、 沸点越高(H2<N2<O2<Cl2) HCl与H S呢?
2
又如四卤化碳:
但是:
讨论:
为什么HF、H2O和NH3 的沸点会反常呢?
2、氢键
定义:由于氢原子的存在而使分子间产 生的一种比分子间作用力稍强的相互作用— —氢键。 (1)强弱:氢键不属于化学键,也属 于分子间作用力的范畴,,强度介于化学键和分 子间作用力间
讨论 : 如果水分子之间没有氢键存在, 地球上将会是什么面貌?
化学键、分子间作用力、氢键的比较
化学键 概 念存在 范围分 Nhomakorabea间作用 力
氢键
相邻原子间 强烈的相互 作用
分子间存在 存在于分子间一种比 的微弱的相 分子间作用力稍强的 互作用 相互作用
原子或离子 间 能量 键能大,一般 为:120~ 800kJ/mol 的化学性质
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干
冰
四、分子间作用力——也叫范德华力。
1、定义:
分子间存在着(微弱的)将分子聚在一 起的作用力。
例如:干冰升华、硫晶体熔化、液氯液 化都要吸收能量,证明分子间作用力的 存在。 2、存在于:由分子构成的物质中 (如大部分非金属单质和共价化合物 中)。
3、对பைடு நூலகம்质性质的影响:
影响物质的物理性质(熔、沸点及溶 解度等)。一般而言,分子间作用力 越强,物质的熔点、沸点越高。 例如:常温下Cl2、Br2、I2分别呈气态、 液态和固态,因为它们的分子间作用 力: Cl2<Br2 < I2
8.试分析下列各种情况下微粒间作用力 的变化情况(填序号) ①离子键 ②共价键 ③分子间作用力 ③ (1)酒精溶于水时破坏_____; (2)Na2O熔化时破坏______ ; ① ③ ; (3)碘的升华破坏_____ ① ,形成 (4) NH4Cl受热分解破坏____ ② ___。 ③ (5)氦气的液化破坏______ 。
分子间作用力
学习目标: 1、知道分子间作用力的定义。 2、知道分子间作用力影响由分子构成的物质 的物理性质——熔沸点,学会分析结构相 似的分子,分子间作用力的大小。 3、学会分析物质在发生性质变化时,破坏了 什么作用力。 4、了解氢键的定义。
CO2分子内相邻的C和O之间存在 着共价键。
CO2分子之间 是否也有某种 相互作用呢? 有什么事实可 以证明?
四、特殊的分子间作用力——氢键
1.定义:水分子间的氢键,是一个水分子 中的H与另一个水分子中的O形成的分子间 作用力。
阅读课本P16拓展视野
氢键
2.特点: 化学键> 氢键>分子间作用力
3.对物质性质的影响: 使物质熔沸点升高。
氢键可以解释的事实?
①同温度下冰的密度比水小; ②某些物质的熔沸点反常地高。
4、作用力大小? 化学键>分子间作用力
事实:干冰吸收很少热量就升华成CO2 气体,而CO2分子在加热条件下却不易 被分解。
解析:干冰受热升华,仅需要破坏分子 间作用力(较弱),故较容易; 而二氧化碳要被分解,则要破坏C与O之 间的化学键(较强),故较难。
7.下列变化过程中,没有化学键被 破坏的是( B ) A.HCl气体溶于水 B.冰的融化 C.食盐溶于水 D.氢气与氯气反应生成氯化氢
除H2O外,NH3、HF分子间也易形成氢键。
作业 :P17 1.3.4.7