范德华力
范德华力的定义
范德华力的定义范德华力( vanderwaals force),在国内常译为范德瓦尔斯力,是范德华根据英文名称是vanderwaals而音译过来的。
其原意是指分子间或分子与分子间的作用力。
范德华力,又称色散力,它是由于分子或离子获得或失去能量后产生的一种抵抗引力的作用。
如果组成物体的分子有一部分的能量被改变,分子间的距离会稍微改变,因此,当它们遇到另一个较轻的分子或离子时,就会相互吸引而连结在一起。
1、范德华力的定义:物理学中,描述相同电荷间相互作用的一个概念,也可以表示两种相反电荷间的作用。
例如,两个带相反电荷的电子之间的静电力,类似于氢核间的电斥力。
又如,地球自转造成的磁场使得电流可以从南北极通过,这种现象被称为感应电流。
在物质结构中,电荷相互作用还表现在晶格振动、电介质振动和离子共有的电矩等等各种形式中。
范德华力是电性和磁性交换作用的统一,即在宏观上,它不仅表现为电荷的吸引,还表现为电荷之间的排斥;在微观上,它不仅表现为静电引力,还表现为极化作用和取向力。
2、范德华力产生的原因是分子间或分子与分子之间的作用力。
这种力是由分子或离子所带的电荷产生的,当正电荷聚集在一起时,负电荷便被拉向一边,于是就形成了分子间的作用力。
而这种作用力是以分子间或离子间所带的电荷的多少来衡量大小的。
一般说来,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
比如,分子的正电荷越多,分子间的作用力越强。
范德华力在一定程度上削弱了电荷间作用力的强度。
3、电子、离子间的作用力叫做范德华力。
它是同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引的一种作用力。
正负电荷之间的作用力是通过核外电子绕核作高速旋转运动时产生的电磁力来实现的。
由于电子只带一个单位负电荷,所以每个电子与其他电子的吸引力为零。
除核的引力外,电子还受到来自核外空间各处的洛伦兹力,即一般由静止释放出来的电子所受的洛伦兹力。
此外,电子间还存在有互作用力,即库仑力,其中A为电子电量, J为电量, B为电子质量, I为电子电量,由于核外空间电子云密度较低,对电子产生的力较弱。
固体物理中粒子的相互作用
固体物理中粒子的相互作用引言:固体物理是研究固体材料中原子和分子的行为和性质的学科。
在固体物理中,粒子的相互作用是一个重要的研究领域。
粒子的相互作用决定了固体材料的性质,包括力学性质、电学性质、热学性质等。
本文将介绍固体物理中常见的粒子相互作用,包括原子间相互作用、分子间相互作用和电子间相互作用。
一、原子间相互作用原子是构成固体材料的基本单位,原子间的相互作用对固体材料的性质具有重要影响。
原子间相互作用主要包括范德华力、离子键和共价键。
1. 范德华力范德华力是非共价键的一种相互作用力。
它是由于原子间的极化现象引起的,即原子的电子云在空间中不均匀分布,导致电荷分布不对称,从而形成电荷间的吸引力。
范德华力是一种弱力,但在大量原子间的积累下,可以对固体的性质产生显著影响。
2. 离子键离子键是由正负离子之间的相互吸引力形成的。
在固体中,正离子和负离子通过电荷吸引相互结合,形成一个离子晶体结构。
离子键通常具有高熔点和硬度,因为它们之间的吸引力很强。
3. 共价键共价键是由原子之间的电子共享形成的。
在共价键中,原子共享外层电子,使得原子之间形成稳定的化学键。
共价键通常具有较高的强度和热稳定性。
二、分子间相互作用分子是由原子通过共价键结合而成的,分子间的相互作用影响着物质的性质,尤其是液体和固体的性质。
分子间相互作用主要包括范德华力、氢键和疏水作用。
1. 范德华力在分子间,范德华力也是主要的相互作用力。
它是由分子的极化现象引起的,不同分子之间的电荷分布不均匀,从而形成电荷间的吸引力。
范德华力的大小取决于分子的极性和形状。
2. 氢键氢键是一种特殊的分子间相互作用力,它是由氢原子与氧、氮或氟原子之间的相互作用形成的。
氢键通常比范德华力更强,对分子的性质有显著影响。
例如,水的氢键使得水分子具有较高的沸点和比热容。
3. 疏水作用疏水作用是非极性分子之间的相互作用力。
非极性分子在水中往往聚集在一起,形成疏水聚集体。
疏水作用对脂肪酸、脂质等物质的溶解和聚集有重要影响。
范德华力
班级:组别:学号:姓名:专题3 第四单元范德华力【学习目标】1.了解范德华力的类型,把握范德华力大小与物质物理性质之间的辩证关系。
2.初步认识影响范德华力的主要因素,学会辩证的质量分析法。
【知识链接】1.化学键:分子里的或之间存在的的相互作用。
离子键:之间的强烈的静电作用。
2.化学键共价键:间通过所形成的相互作用3.稀有气体分子中无化学健,共价型分子里的化学键为,离子化合物中的化学键为。
4.从价键的角度来看,化学反应的实质是。
【自学探究】1.分子间作用力实质是一种作用,它(属于或不属于)化学键,比化学键。
最常见的分子间作用力包括和。
2.范德华力是一种普通存在于、和中分子之间的作用力。
与共价键不同,范德华力较,且一般没有和,只要分子周围空间允许,当气体分子时,它总是尽可能地其他分子。
3.影响范德华力的因素很多,如的大小、分子的以及分子中是否均匀等。
对于和相似的分子(如),其范德华力一般随着的增大而。
练习:见课本P53的【交流与讨论】4.范德华力主要影响物质的、等性质,而化学键主要影响物质的__________性质。
范德华力越强,物质的、越高。
溶质分子与溶剂分子间的范德华力越大,则溶质分子的溶解度越。
【当堂检测】1.二氧化碳由固体(干冰)变为气体时,下列各项发生变化的是()A、分子间距离 B、极性键 C、分子之间的作用力 D、离子键被破坏2.固体乙醇晶体中不存在的作用力是()A、离子键 B、范德华力 C、极性键 D、非极性键3.有关晶体的下列说法中正确的是()A、晶体中分子间作用力越大,分子越稳定 B、原子晶体中共价键越强,熔点越高C、冰熔化时水分子中共价键发生断裂D、氯化钠熔化时离子键未被破坏4.有关分子间作用力的说法中正确的是()A、分子间作用力可以影响某些物质的熔、沸点B、分子间作用力可以影响到由分子构成的物质的化学性质C、分子间作用力与化学健的强弱差不多D、电解水生成氢气与氧气,克服了分子间作用力5.在CF4、CCl4、CBr4、CI4中,分子间作用力由大到小的顺序正确的是()A、CF4、CCl4、CBr4、CI4 B、CI4、CBr4、CCl4、CF4C、CI4、CCl4、CBr4、CF4D、CF4、CBr4、CCl4、CI46.下列各组物质汽化或熔化时,所克服的粒子间作用力属于同种类型的是()A、碘和干冰的升华B、二氧化硅和生石灰的熔化C、氯化钠和铁的熔化D、溴和煤油的蒸发7.共价键、离子键和范德华力是构成物质时粒子间的不同作用力,下列物质中,只含有上述一种作用力的是()A、干冰B、氯化钠C、氢氧化钠D、碘8.下列物质,微粒间只存在范德华力的是()A、NeB、NaClC、SiO2D、Na9.下列物质变化过程中,有共价键明显被破坏的是()A、I2升华B、NaCl颗粒被粉碎C、HCl溶于水得盐酸D、从NH4HCO3中闻到刺激性气味10.下列物质的微粒中:A、氨气 B、氯化钡 C、氯化铵 D、干冰 E、苛性钠 F、食盐G、冰 H、氦气 I、过氧化钠 J、双氧水 K、氢气。
两个原子之间的排斥力
两个原子之间的排斥力
两个原子之间的排斥力是由它们之间的电子云的相互作用引起的。
根据泡利不相容原理,相同自旋的电子不能占据相同的量子态,因此当两个原子靠近时,它们的电子云会相互排斥。
这种排斥力被
描述为范德华力,它是一种短程力,随着原子间距的增加而迅速减弱。
范德华力的大小取决于原子之间的距离和它们的极化性,即它
们的电子云的变化程度。
此外,排斥力还受到泡利排斥原理和库伦
排斥力的影响。
泡利排斥原理指出,两个电子不能占据相同的量子态,因此当两个原子的电子云相互接近时,泡利排斥会增加。
库伦
排斥力是由于两个原子核带正电荷,它们之间的静电排斥力也会对
两个原子之间的排斥力产生影响。
总的来说,两个原子之间的排斥
力是由范德华力、泡利排斥和库伦排斥共同作用所产生的,这些力
相互作用导致原子间的排斥行为。
分子间吸引力
分子间吸引力
分子间吸引力是指在分子之间存在的相互吸引力。
这种吸引力是由分子之间的电荷分布引起的。
分子中的原子带有正负电荷,当它们靠近时,它们的电荷分布会相互影响,导致它们之间存在吸引力。
分子间吸引力可以分为三种主要类型:范德华力、氢键和离子键。
1. 范德华力:范德华力是由于电子在分子中的运动而产生的临时偶极子,使得分子之间存在一种暂时的吸引力。
这种吸引力较弱,但是在大量的分子中的累积效应下,可以对物质的性质产生重要影响。
2. 氢键:氢键是一种特殊的分子间吸引力,它发生在氢原子与较电负的原子(如氧、氮和氟)之间。
氢键具有较高的强度,可以使分子在空间中形成特定的结构,对化学反应和物质的性质起到重要作用。
3. 离子键:离子键是由正负电荷之间的静电吸引力所引起的。
当正电荷离子与负电荷离子相互作用时,它们会结合在一起形成化合物。
离子键通常具有较高的强度,使得化合物具有稳定的晶格结构和高熔点。
除了以上三种主要类型的分子间吸引力外,还存在其他较弱的吸引力,如极性-极性相互作用、极性-非极性相互作用和疏水效应等。
这些吸引力的存在和相互作用决定了分子的结构、物理性质和化学性质。
分子的作用力
分子的作用力一、引言分子是构成物质的基本单位,它们之间的相互作用力决定了物质的性质和行为。
本文将从电磁力、范德华力和化学键三个方面探讨分子的作用力。
二、电磁力电磁力是分子之间最主要的作用力之一。
分子中带正电荷的原子核和带负电荷的电子之间产生的电磁力使得分子保持结构稳定。
当两个分子靠近时,它们之间的正负电荷会相互作用,产生排斥力或吸引力。
这种电磁力可以解释许多物质的性质,如溶解度、熔点和沸点等。
三、范德华力除了电磁力,范德华力也是分子之间的一种重要作用力。
范德华力是由于分子中电子的运动而产生的临时偶极子之间的相互作用力。
这种力相对较弱,但在大量分子作用下可以产生显著影响。
范德华力在分子间的吸引和排斥中起到重要作用,影响物质的凝聚态和相互作用。
四、化学键化学键是分子中原子之间的强作用力,它们通过共用、转移或捐赠电子来形成。
化学键决定了分子的结构和化学性质。
共价键是最常见的化学键类型,它由两个原子通过共享电子形成。
离子键是由电子转移形成的,其中一个原子捐赠电子,另一个原子接受电子。
金属键是金属元素之间的一种特殊的化学键,其中金属原子共享它们的电子云。
这些化学键的强度不同,直接影响了物质的性质。
五、分子间作用力与物质性质分子间作用力直接影响物质的性质和行为。
例如,极性分子之间的电磁力使得极性溶质能够在极性溶剂中溶解,而非极性分子间的范德华力则使它们在非极性溶剂中溶解。
另外,分子间的化学键决定了分子的稳定性和化学反应性。
共价键较强,很难被破坏,因此共价键的物质通常具有较高的熔点和沸点。
而离子键较强,因此离子化合物通常具有高熔点和溶解度。
六、分子间作用力在生物体系中的作用分子间作用力在生物体系中起着重要的作用。
例如,蛋白质的折叠和稳定性依赖于氢键、范德华力和离子键等分子间作用力。
DNA的双螺旋结构是由氢键稳定的。
细胞中许多生化反应也需要分子间的作用力来促进或限制反应的发生。
七、分子间作用力的应用分子间作用力的理解和应用在许多领域具有重要意义。
分子间力和溶解度的关系
分子间力和溶解度的关系分子间力是物质分子之间的相互作用力,包括范德华力、氢键、疏水作用力等。
溶解度是指在一定条件下,溶质在溶剂中能够溶解的最大量。
分子间力和溶解度之间存在密切的关系。
1.范德华力:范德华力是分子之间的一种弱吸引力,存在于所有分子之间。
当溶质分子与溶剂分子之间的范德华力较强时,溶解度较高。
例如,非极性溶质易溶于非极性溶剂,因为它们之间的范德华力较强。
2.氢键:氢键是一种特殊的分子间力,存在于带有部分正电荷的氢原子和带有部分负电荷的氮、氧、氟原子之间。
当溶质分子与溶剂分子之间存在氢键时,溶解度较高。
例如,水是极性溶剂,能够与带有羟基、氨基等官能团的分子形成氢键,因此这些分子在水中的溶解度较高。
3.疏水作用力:疏水作用力是指分子之间的排斥力,由于分子间的疏水性(不喜欢水)而产生。
当溶质分子与溶剂分子之间的疏水作用力较强时,溶解度较低。
例如,油脂是非极性溶质,由于其疏水作用力较强,在水中溶解度较低。
4.极性:极性分子具有不均匀的电子分布,导致分子带有部分正负电荷。
非极性分子具有均匀的电子分布,呈中性。
极性溶质易溶于极性溶剂,非极性溶质易溶于非极性溶剂。
溶解度与分子的极性有关,极性相似的分子之间溶解度较高。
5.温度:温度对分子间力和溶解度有显著影响。
一般来说,温度升高,分子间距离增大,分子间力减弱,溶解度增加。
例外情况是氢键和某些离子键,它们在高温下会增强,导致溶解度降低。
6.压强:压强对溶解度也有影响,特别是对于气态溶质。
压强增大气态溶质的溶解度,因为增加压强使溶质分子更容易进入溶剂中。
7.溶剂的极性:溶剂的极性对溶解度有重要影响。
极性溶剂能够与极性溶质形成氢键或其他分子间力,从而提高溶解度。
非极性溶剂则与非极性溶质相互作用,提高其溶解度。
8.相似相溶原理:相似相溶原理指极性相似的溶质和溶剂容易相互溶解。
例如,醇类溶质易溶于醇类溶剂,酸类溶质易溶于酸类溶剂。
综上所述,分子间力和溶解度之间存在复杂的关系。
通俗解释范德华力
范德华力,也被称为分子间力或范德华引力,是一种分子间较弱的作用力。
这种力存在于一切分子之间,范德华力是分子构成的物质的熔、沸点高低的原因。
范德华力不是化学键,故范德华力与化学键的力不同。
分子构成的物质的熔沸点由分子间作用力决定,分子间作用力包括范德华力和氢键,所以范德华力与物质的熔沸点高低有关。
范德华力的实质也是一种电性作用,但是范德华力是分子间较弱的作用力,它不是化学键。
范德华力有三种来源,即色散力、诱导力和取向力。
具体来说,色散力是瞬时偶极子之间的电引力,它是非极性分子中范德华力的主要来源;诱导力是固有偶极子之间的电吸引力,是由于极性分子对非极性分子的极化作用而产生的;取向力则是极性分子与极性分子之间的永久偶极矩相互作用。
范德华力的大小和分子的大小成正比,一般来说,某物质的范德华力越大,则它的熔点、沸点就越高。
对于组成和结构相似的物质,范德华力一般随着相对分子质量的增大而增强。
范德华力的实质也是一种电性作用,但是范德华力是分子间较弱的作用力,它不是化学键。
范德华力与物质的物理性质有关,如熔沸点高低、溶解度大小等。
范德华力越大,物质的熔沸点越高,溶解度也越大。
因此,范德华力对于物质的性质和行为具有重要的影响。
总之,范德华力是一种分子间较弱的作用力,它是分子构成的物质的熔沸点高低的原因之一。
范德华力的大小和分子的大小、相对分子质量等因素有关,它对于物质的物理性质具有重要的影响。
化学相互作用力
化学相互作用力化学相互作用力是一种重要的物质间相互作用方式,通过相互作用力的作用,不同分子之间产生分子间吸引力或排斥力,从而影响物质的性质和行为。
化学相互作用力主要包括范德华力、静电作用力和氢键作用力等。
范德华力范德华力是一种由于分子临时偶极子的产生而产生的相互作用力。
在分子中,电子云的不对称运动会使得分子的正极和负极位置发生瞬时变化,从而引起周围分子的互相吸引或排斥。
范德华力是一种比较弱的相互作用力,但在大量分子中的积累效应下,可以产生显著影响。
静电作用力静电作用力是由带电粒子之间的电荷相互作用而产生的吸引力或排斥力。
当两个带电粒子之间的电荷性质不同时,它们之间会产生吸引力;反之,如果电荷性质相同,则会产生排斥力。
静电作用力在化学反应、分子结构和晶体排列等方面扮演着重要角色。
氢键作用力氢键作用力是一种较强的分子间相互作用力,通常发生在氢原子与氧、氮或氟原子之间。
在氢键中,氢原子被强电负性较大的原子部分吸引,同时形成较弱的氢键连接。
氢键作用力在生物大分子如DNA、蛋白质的结构稳定和功能性上发挥着重要作用。
应用化学相互作用力的研究在药物设计、材料科学、生物工程等领域具有广泛应用。
通过深入了解不同种类的相互作用力,科学家们可以设计出更有效的药物、功能更优越的材料,并实现对生物体系的精准控制。
总的来看,化学相互作用力是物质间相互作用的基础,不同种类的相互作用力在不同系统中发挥着重要的作用,对于我们了解物质的性质、探索新材料以及改善生物体系具有重要意义。
通过不断深入研究和应用,化学相互作用力将为人类社会带来更多的创新和进步。
第三节 分子的性质 第二课时分子间作用力
氢 一个分子中有与电负性很强的原子形 键 成共价键的氢原子(例如H2O中的H、 的 HF中的H、NH3中的H) 形 成 另一个分子中有电负性很强的原子 条 (例如H2O中的O,HF中的F, 件 NH3中的N)
2.氢键的本质: 是一种静电作用,是除范德华力外的 另一种分子间作用力,氢键的大小, 介于化学键与范德华力之间,不属于 化学键。但也有键长、键能。
3.氢键的表示: 表示为:X-H Y (X 、Y 为N 、 O 、F )。
科学视野: 生物大分 子中的氢 键
4.氢键的类型:
分子内氢键
分子间氢键
判断两者沸点高低?
课堂讨论
比较熔沸点: 1.HF HCl 2.H2O H 2S
3.邻羟基苯甲醛、对羟基苯甲醛
5.氢键的存在对物质性质的影响:
(1)氢键对物质熔沸点影响:
科学视 野
壁虎与范德华力
从下两幅图中得到什么信息?如何 用分子间力解释曲线形状?
结论: H2O NH3 点高.
HF比同主族氢化物的沸
猜想: H2O NH3 HF除了范德华力之外, 是否还存在一种作用力?
三、氢键及其对物质性质的影响
1.氢键的概念:
N、O、 F
氢键:是由已经与电负性很强的原子 形成共价键的氢原子 ( 如水分子中的 氢 ) 与另一个分子中电负性很强的原 子(如水分子中的氧)之间的作用力。
Br2
160
-7.2
58.8
I2 254 113.5 184.4 一般情况下,分子间作用力越大的,物质 的熔沸点越高
小结: 1.范德华力(分子间的作用力) 使分子聚集在一起的作用力,其实质是电 性引力。 (1)广泛存在于分子之间; (2)只有分子充分接近时才能体现; (3)范德华力作用很弱,约比化学键能 小1~2数量级; (4)由分子构成的物质,其熔点、沸点、 溶解度等物理性质与范德华力大小相关。
物理吸附
同一物质,可能在低温下进行物理吸附而在高温下为化学吸附,或者两者同时进行。
吸附作用的大小跟吸附剂的性质和表面的大小、吸附质的性质和浓度的大小、温度的高低等密切相关。
如活性炭的表面积很大,吸附作用强;活性炭易吸附沸点高的气体,难吸附沸点低的气体。
(沸点越高的气体,活性炭对它的吸附量越大。
因为这些有机物分子尺寸与活性炭的孔隙尺寸相比比较大,而沸点低于0 ℃的气体,如甲醛、乙烯等,吸附到活性炭上较易逃逸。
当然这只是影响吸附得原并给出描述吸附等温线的方程式。
应用物理吸附在化学工业、石油加工工业、农业、医药工业、环境保护等部门和领域都有广泛的应用,最常用的是从气体和液体介质中回收有用物质或去除杂质,如气体的分离、气体或液体的干燥、油的脱色等。
物理吸附在多相催化中有特殊的意义,它不仅是多相催化反应的先决条件,而且利用物理吸附原理可以测定催化剂的表面积和孔结构,而这些宏观性质对于制备优良催化剂,比较催化活性,改进反应物和产物的扩散条件,选择催化剂的载体以及催化剂的再生等方面都有重要作用。
相关文献∙物理吸附仪在活性炭及催化剂检验中的应用-中国氯碱-2011年第8期∙物理吸附仪测定活性炭载体比表面积及孔结构的方法-中国氯碱-2011年第11期∙CO在煤体表面的物理吸附特性模拟研究-煤炭工程-2011年第12期活性炭物理吸附和化学吸附根据吸附剂与吸附质之间相互作用力的不同,吸附可以分为物理吸附和化学吸附。
从机理上讲,物理吸附是由范德华力即分子间作用力所引起的吸附,活性炭吸附剂与气体或者液体吸附质普遍存在着分子间引力,这种的吸附的速度快。
物理吸附不发生化学反应,是由分子引作用力产生,当吸附质的分压升高时,可以产生多分子层吸附,所以加压吸附将会增加吸附容量,而真空则有利于吸附气体的脱附。
化学吸附是伴随着电荷移动相互作用或者生成化学键力的吸附。
化学吸附的作用力大大超过物理吸附范德华力。
在物理吸附中,吸附质和吸附媒体表面层不发生电子轨道的重叠;相反地,电子轨道的重叠对于化学吸附起着至关重要的作用。
分子间相互作用力与距离的关系
分子间相互作用力与距离的关系
分子间相互作用力与距离之间存在一定关系。
一般来说,分子间相互作用力在两个分子之间随着距离的增加而减弱。
1. 范德华力:范德华力是一种吸引力,它是由于瞬时诱导极化引起的。
这种力与分子之间的瞬时诱导极化和电子云的重叠有关。
范德华力的大小与距离的第六次方成反比。
当两个分子之间的距离增加时,范德华力逐渐减弱。
2. 静电力:静电力是由于带电分子或离子之间的电荷相互作用引起的。
这种力的大小与距离的平方成反比。
当两个带电分子或离子之间的距离增加时,静电力减弱。
3. 氢键:氢键是一种弱的化学键。
它通常涉及到一个带有部分正电荷的氢原子与一个带有部分负电荷的电子云丰富的原子之间的相互作用。
氢键的强度和稳定性随着距离的增加而减弱。
需要注意的是,这些相互作用力是非共价的作用力,相对较弱。
在分子中,还存在着共价键,其强度不会随着距离的变化而明显改变。
总的来说,随着分子间的距离增加,各种分子间相互作用力会减弱,直到达到相互作用可忽略的程度。
这种距离与分子间相互作用力之间的关系对于理解分子的物理化学性质和分子间相互作用的影响至关重要。
氢键作用力
氢键作用力
氢键严格来说可以归为范德华力,它是一种分子间作用力.(注:做题的时候一般都会把氢键与范德华力区分开来).氢键的强度比范德华力要强,比化学键要弱.
氢键对物质的熔沸点的影响是不同的.若在分子间形成氢键,则会使物质的熔沸点升高;若分子内部形成氢键,则会使物质的熔沸点降低.
分子间作用力又叫做范德华力,
它随分子的极性和相对分子质
量的增大而增大。
分子间作用力
的大小对物质的熔点、沸点和溶
解度有影响。
氢键比化学键弱得多,比分子间作用力稍强。
通常也可把氢键看作是一种相对较强的分子间作用力。
氢键对某些物质的性质产生较明显的影响。
分子间作用力指存在于分子(molecule)与分子之间或惰性气体原子间的作用力,又称范德华力具有加和性属于次级键。
氢键属不属于分子间作用力,取决于对“分子间作用力”的定义。
氢键既可以存在于分子内也可以存在于分子间。
其次,氢键与分子间作用力的量子力学计算方法也是不一样的。
另外,氢键具有较高的选择性,不严格的饱和性和方向性;而分子间作用力不具有。
范德华力
范德华力范德华是一种化学名词,是指存在于分子间的一种吸引力。
对于组成和结构相似的物质,范德华力一般随着相对分子质量的增大而增强。
Van Der Waals Force一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。
分子间作用力示意图二分子间作用力分类定义:范德华力(又称分子作用力)产生于2 分子或原子之间的静电相互作用。
其能量计算的经验方程为:U =B/r 12- A/r 6 (对于2 个碳原子间,其参数值为B =11.5 ×10-6 kJnm12/ mol ;A=5.96 × 10-3 kJnm6/mol;不同原子间A、B 有不同取值 12和6为公式的上角标,百度词条无法区别上下脚标)当两原子彼此紧密靠近电子云相互重叠时,发生强烈排斥,排斥力与距离12 次方成反比。
图中低点是范德华力维持的距离作用力最大,称范德华半径。
[1]范德华力又可以分为三种作用力:诱导力、色散力和取向力。
诱导力诱导力(induction force)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。
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。
在极性分子和极性分子之间,除了取向力外,由于极性分子的相互影响,每个分子也会发生变形,产生诱导偶极。
其结果使分子的偶极距增大,既具有取向力又具有诱导力。
在阳离子和阴离子之间也会出现诱导力。
诱导力与极性分子偶极矩的平方成正比。
一氧化碳的范德华力
一氧化碳的范德华力
一氧化碳是一种无色无味的有毒气体,它在常温常压下以气态存在。
由于其分子间的相互作用力较弱,一氧化碳的范德华力对其行为的影响相对较小。
然而,了解一氧化碳的范德华力仍然对于理解其某些性质和行为至关重要。
范德华力是一种分子间的相互作用力,它是由分子之间的瞬时电荷分布差异和瞬时偶极矩引起的。
一氧化碳分子虽然是非极性分子,但仍然存在瞬时电荷分布和瞬时偶极矩,因此与其他分子之间存在范德华力。
在气体状态下,一氧化碳的范德华力对其行为的影响相对较小,因为气体分子的运动速度较快,相互碰撞的机会较少。
然而,在液态或固态下,一氧化碳的范德华力对其性质和行为的影响将更为显著。
例如,在液态下,一氧化碳的范德华力可以影响其表面张力、粘度和扩散系数等性质。
此外,一氧化碳的范德华力还与其化学反应活性有关。
由于一氧化碳的范德华力较弱,其化学反应活性相对较高,容易与其他分子发生反应。
这使得一氧化碳成为一种重要的工业原料和污染物,需要采取适当的措施来控制其在环境中的浓度和排放。
总之,虽然一氧化碳的范德华力对其行为的影响相对较小,但了解其范德华力有助于更好地理解其性质和行为,为实际应用和环境保护提供参考。
范德华溶剂的概念
范德华溶剂的概念范德华溶剂是指其溶解体系中溶剂分子与被溶质分子间作用力主要为范德华力的溶剂。
溶剂是溶液中起溶解作用的物质,能溶解其他物质的溶剂通常是液体,范德华溶剂是其中一种类型,它的溶解能力主要依赖于范德华力。
范德华力是一种分子间作用力,它由于分子极化、电子云的运动以及电子的瞬时位置而产生。
范德华力是所有分子间相互作用力中最弱的一种,但它在大量分子间的累积作用下可以显著影响溶解过程。
范德华溶剂主要由分子间的范德华力与被溶质分子间的范德华力相互作用,从而使溶剂可以溶解溶质。
范德华溶剂的概念是在溶解过程中首次提出的。
它与极性溶剂和非极性溶剂相对应。
极性溶剂具有分子间极性相互作用力,如氢键、离子键等,能够溶解极性溶质。
非极性溶剂的分子间作用主要是范德华力,因此它们主要用于溶解非极性溶质。
范德华溶剂处于两者之间,其溶解能力介于极性溶剂和非极性溶剂之间。
范德华溶剂通常以其范德华常数或极化度来衡量其溶解能力。
范德华常数是一个参数,它表示溶剂分子相互作用的强度。
范德华常数越大,溶剂的溶解能力越强。
极化度则是一个衡量溶剂分子的极化程度的参数。
范德华溶剂的极化度通常介于极性溶剂和非极性溶剂之间。
范德华溶剂在化学、生物化学、物理等领域都有广泛的应用。
在溶解实验中,范德华溶剂常用于溶解非极性溶质。
在有机合成中,范德华溶剂可用于催化剂的溶解、反应的渗透和离子之间的反应媒介等。
在生物化学中,范德华溶剂可以用于蛋白质的溶解和稳定。
在物理实验中,范德华溶剂可以被用作溶质的溶剂,以制备溶液体系。
总之,范德华溶剂是一种溶解能力主要依赖于范德华力的溶剂。
它的概念对于解释溶解过程、溶液形成和溶质溶解行为等有重要的理论和实际意义。
范德华溶剂在化学、生物化学、物理等领域都有广泛的应用,为我们理解和应用溶液体系提供了有力支持。
范德华力原理
范德华力原理范德华力原理是力学中的一个基本原理,它描述了在弹性体的变形过程中,应力和应变之间的关系。
范德华力原理的提出者是荷兰物理学家范德华,他在20世纪初通过一系列实验和理论推导,发现了弹性体变形时分子之间相互作用的规律,从而总结出了范德华力原理。
范德华力原理的核心概念是分子之间的相互作用力,这种力被称为范德华力。
在弹性体的变形过程中,分子之间的范德华力会发生变化,从而导致弹性体产生应力和应变。
根据范德华力原理,范德华力与分子之间的距离成反比,即距离越近,范德华力越大;距离越远,范德华力越小。
这种相互作用力的存在,使得弹性体在受力作用下能够产生弹性变形,而不会永久变形或破坏。
范德华力原理在实际应用中具有广泛的意义。
首先,在材料科学中,范德华力原理可以解释材料的弹性性质和变形行为。
通过研究范德华力的特性,可以更好地了解材料的力学性质,从而设计出更加优良的材料。
其次,在纳米科技领域,范德华力起着重要的作用。
纳米材料的特殊性质往往与范德华力密切相关,通过调控范德华力的大小和方向,可以实现对纳米材料的精确控制和功能设计。
此外,范德华力原理还在生物科学和化学领域有着重要的应用,可以解释分子之间的相互作用和化学反应过程。
范德华力原理的发现和应用,为我们认识和理解物质的微观世界提供了重要的理论基础。
它揭示了分子之间微弱但重要的相互作用,为材料科学、纳米科技、生物科学和化学等学科的发展提供了新的思路和方法。
范德华力原理的研究还有待深入,尤其是在纳米材料和生物分子的相互作用等领域,还存在许多待解决的问题和挑战。
通过不断深入研究和探索,相信范德华力原理将继续发挥着重要的作用,推动科学技术的进步和发展。
范德华力原理是力学中的一个重要原理,它描述了弹性体变形过程中分子之间的相互作用力。
范德华力原理的发现和应用,为我们认识和理解物质的微观世界提供了重要的理论基础,对材料科学、纳米科技、生物科学和化学等领域的发展具有重要意义。
原子间相互作用力
原子间相互作用力
原子间相互作用力称作范德瓦尔斯力。
是存在于中性分子或原子之间的一种弱碱性的电性吸引力。
原子间作用力有三个来源,极性原子的永久偶极矩之间的相互作用。
一个极性原子使另一个原子极化,产生诱导偶极矩并相互吸引。
分子中电子的运动产生瞬时偶极矩,它使临近分子瞬时极化,后者又反过来增强原来分子的瞬时偶极矩;这种相互耦合产生净的吸引作用,这三种力的贡献不同,通常第三种作用的贡献最大。
原子间作用力只存在于原子与原子之间或惰性气体原子间的作用力,又称范德华力,具有加和性,属于次级键。
氢键、弱范德华力、盐键、疏水作用力、芳环堆积作用、卤键都属于次级键。
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2.氢键的特点
1°饱和性和方向性
由于H的体积小, 1个H只能形成一个氢键.由于H的两侧电负性极大的原子的负电排斥,使两个原子在H两侧呈直线排列.除非其它外力有较大影响时,才可能改变方向.
2°氢键的强度
介于化学键和分子间作用力之间,和电负性有关.
F-H····FO — H····ON-H····N
E/kJ·mol-128.018.85.4
诱导偶极用 μ表示,其强度大小和电场强度成正比,也和分子的变形性成正比.所谓分子的变形性,即为分子的正负电重心的可分程度,分子体积越大,电子越多,变形性越大.
非极性分子无外电场时,由于运动、碰撞,原子核和电子的相对位置变化,其正负电重心可有瞬间的不重合;极性分子也会由于上述原因改变正负电重心.这种由于分子在一瞬间正负电重心不重合而造成的偶极叫瞬间偶极.瞬间偶极和分子的变形性大小有关.
三氢键
1.氢键的概念
以HF为例, F的电负性相当大,电子对偏向F,而H几乎成了质子,这种H与其它分子中电负性相当大、r小的原子相互接近时,产生一种特殊的分子间力——氢键.表示为····: F-H····F-H
两个条件:1.与电负性大且r小的原子(F, O, N)相连的H ; 2.在附近有电负性大, r小的原子(F, O, N).
取向力、诱导力和色散力统称范德华力,它具有以下的共性:
1)永远存在于分子之间;
2)力的作用很小;
3)无方向性和饱和性;
4)是近程力,
5)经常是色散力为主.
HeNeArKrXe
从左到右原子半径(分子半径)依次增大,变形性增大,色散力增强,分子间结合力增大,故b.p.依次增高.可见,范德华力的大小与物质的m.p.、b.p.等物理性质有密切联系.
§4.分子间作用力
一.分子间偶极矩
分子内原子间的结合靠化学键,物质中的分子间存在着分子间作用力.
1.永久偶极
分子的正电重心和负电重心不重合,分子则为极性分子,其极性的大小可以用偶极矩来度量.
双原子分子HCl的正负电重心不重合,是极性分子.若正电(或负电)重心上的电荷的电量为q ,正负电重心之间的距离为d (称偶极矩长),则偶极矩为:μ=qd
μ以德拜(D)为单位,当q = 1.62 库仑(电子所带电量), d = 1.0 时,μ=4.8 D
通过下列的数据体会D的大小:
HIHBrHClNH3H2O乙醚
μ/D0.380.791.031.661.851.15
永久偶极:极性分子的偶极矩称为永久偶极.
2.诱导偶极和瞬间偶极
非极性分子在外电场的作用下,可以变成具有一定偶极的极性分子,而极性分子在外电场作用下,其偶极也可以增大.在电场的影响下产生的偶极称为诱导偶极.
二分子间作用力——范德华力
化学键的结合能一般在1.0 kJ/mol数量级,而分子间力的能量只有几个kJ/mol.
取向力
极性分子之间靠永久偶极-永久偶极作用称为取向力.仅存在于极性分子之间.
2.诱导力
诱导偶极与永久偶极作用称为诱导力.
极性分子作用为电场,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形成诱导力,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.
3.氢键对于化合物性质的影响
分子间存在氢键时,大大地影响了分子间的结合力,故物质的熔点、沸点将升高. CH3CH2-OH存在分子间氢键,而分子量相同的H3C-O-CH3无氢键,故前者的b.p.高。
HF、HCl、HBr、HI ,从范德华力考虑,半径依次增大,色散力增加, b.p.高,故b. P.为HI > HBr > HCl,但由于HF分子间有氢键,故HF的b.p.在这里最高,破坏了从左到右b.p.升高的规律. H2O, NH3由于氢键的存在,在同族氢化物中b.p.亦是最高.
3、色散力
瞬间偶极-瞬间偶极之间有色散力.
由于各种分子均有瞬间偶极,故色散力存在于极性分子-极性分子、极性分子-非极性分子及非极性分子-非极性分子之间.色散力不仅存在广泛,而且在分子间力中,色散力经常是重要的.观察下面数据:
kJ/mol取向力诱导力色散力
Ar008.49
HCl3.3051.10416.82