分子间力和氢键
分子间作用力和氢键
在大多数分子中，色散力是主要的，只有 在强极性分子中，取向力才占主导地位。
氢键( hydrogen bond ) 氢键
氢键是一个极性键中的氢原子与另一个 氢键 电负性大的原子（最常见的是F、O、N）之 间所形成的一种特殊的作用力。
A
H
B
形成氢键的条件： 形成氢键的条件： ① 有一个与电负性很大的原子A形成共价键的 氢原子； ② 有另一个电负性很大并且有孤对电子的原子 B。
H2O的结构与性质： 的结构与性质： 的结构与性质
非常规型氢键 (i) X—H……π氢键：在一个 氢键： 氢键 在一个X—H……π氢 氢 键中，π键或离域 键体系作为质子（H+） 键中， 键或离域π键体系作为质子（ 键或离域 键体系作为质子 的接受体。由苯基等芳香环的离域π键形成 的接受体。由苯基等芳香环的离域 键形成 氢键， 的X—H……π氢键，又称为芳香氢键 氢键 （aromatic hydrogen bonds）。 ）。
初赛基本要求
范德华力。氢键（形成氢键的条件、 范德华力。氢键（形成氢键的条件、氢 键的键能、 键的键能、氢键与分子结构及物理性质 关系。其他分子间作用力的一般概念。 关系。其他分子间作用力的一般概念。
分子间的力( 范德华力） 分子间的力 范德华力） 1、取向力（orientation force) 、取向力（ 存在于已取向的极性 分子间的静电引力，称为 取向力（或定向力）。 取向力 取向力与分子偶极矩的 + 平方成正比，与热力学温度 C－F － −141℃ ℃
H3N－BH3 － −104℃ ℃
(2003全国）咖啡因对中枢神经有兴奋作用，其 全国）咖啡因对中枢神经有兴奋作用， 全国 结构式如下。常温下， 结构式如下。常温下，咖啡因在水中的溶解度 为2g/100g H2O，加适量水杨酸钠 ， [C6H4(OH)(COONa)]，由于形成氢键而增大咖 ， 啡因的溶解度。 啡因的溶解度。请在附图上添加水杨酸钠与咖 啡因形成的氢键。 啡因形成的氢键。
高考化学复习考点分子间作用力和氢键
考点49 分子间作用力和氢键聚焦与凝萃1．掌握分子间作用力的本质及分子间作用力与化学键的区别；2．掌握影响分子间作用力的因素，了解分子间作用力对物质性质的影响；3．了解氢键及氢键对物质性质的影响。
解读与打通常规考点1．化学键分类化学键⎩⎪⎨⎪⎧离子键共价键⎩⎪⎨⎪⎧极性（共价）键：X —Y 非极性（共价）键：X —X 2．化学反应的本质反应物分子内化学键的断裂和生成物分子内化学键的形成。
3．分子间作用力（1）定义：把分子聚集在一起的作用力，又称范德华力。
（2）特点①分子间作用力比化学键弱得多；②影响物质的物理性质，如熔点、沸点、溶解度，而化学键影响物质的化学性质和物理性质；③存在于由共价键形成的多数共价化合物和绝大多数非金属单质及稀有气体之间，如CH 4、O 2、Ne 等。
（3）规律一般来说，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。
例如：熔、沸点：HCl<HBr<HI ，I 2>Br 2>Cl 2>F 2，Rn ＞Xe ＞Kr ＞Ar ＞Ne ＞He 。
4．氢键（1）定义：分子间存在的一种比分子间作用力稍强的相互作用。
（2）形成条件：除H 外，形成氢键的原子通常是O 、F 、N 。
（3）存在：氢键存在广泛，如蛋白质分子、醇、羧酸分子、H 2O 、NH 3、HF 等分子之间。
分子间氢键会使物质的熔点和沸点升高。
特别提醒：（1）氢键不是化学键，是介于分子间作用力和化学键之间的一种作用力。
（2）氢键、分子间作用力的大小主要影响物质的物理性质，如熔点、沸点等。
隐性考点氢键对物质性质的影响（1）对物质熔沸点的影响①某些氢化物分子存在氢键，如H 2O 、NH 3，HF 等，会使同族氢化物沸点反常，如H 2O>H 2Te>H 2Se>H 2S 。
②当氢键存在于分子内时，它对物质性质的影响与分子间氢键对物质性质产生的影响是不同的。
基础化学教学课件：1.6 分子间力与氢键
分子间力与氢键
共价键的极性 分子的极性 分子间作用力
氢键
共价键的极性
非极性键
H
H
氢气（H2）
极性键
H
Cl
氯化氢（HCl）
H
H
非极性键
H
Cl
极性键
同种元素的原子之间形成的共价键一定 是非极性键。
不同种元素的原子之间形成的共价键一 定是极性键。
共价键的极性
根据电荷分布是否均匀
共价键有非极性和极性之分
饱和性
共价键H原子通常只能形成1个氢键
方向性
以H原子为中心的3个原子X－H···Y尽可能在一条直线上
③ 使物质有较高的熔沸点，更易溶于水；
④ 解释一些反常现象（冰的密度比水小）。
谢谢
研究分子极性的意义
体系的分类
研究分子极性的意义
1.影响溶解性
“相似相溶”原理
极性分子的溶质易溶于极性溶剂 非极性分子的溶质易溶于非极性溶剂中
体系的分类
研究分子极性的意义
2.影响熔沸点 相对分子质量相近的分子，分子的极 性越强，分子间的范德华力越大，物 质的熔沸点越高。
范德华力
体系的分类
范德华力
氢键
氢键
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。
HF 的沸点和熔点比HCl的沸点和熔点高
HF分子之间存在范德华力和氢键两种作用力
氢键
形成条件
氢原子与原子半径较小，电负性大的原子 （N、O、F）形成氢键。
表示方法
X—H…Y—H
氢键
氢键的特点
① 比化学键弱，但比范德华力强；
② 具有饱和性和方向性；
分子间作用力的关系
无机化学-分子间作用力和氢键
He、Ne、Ar、Kr、Xe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.等物理性质有关。
同类分子型物质熔、沸点比较
熔点/K
沸点/K
F2
53.6
85
Cl2
(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 ) 。
4、 氢键的特点
（a）氢键存在饱和性和方向性 ➢ 氢键的饱和性指的是每一个 X—H 只能与一个Y原子形成氢键。 只是因为H的体积较小，当形成 X—H…Y 氢键后，X和Y原子电 子云的斥力使得其它极性分子很难靠近。（H的配位数一般为2） ➢ 氢键的方向性指的是Y原子与X—H形成氢键后， X—H…Y 尽 量位于一条直线上，这样可使X和Y原子距离最远，斥力最小。
CH3CH2CH3 b.p. -44.5℃
CH3CH2CH2CH3 b.p. -0.5℃
CH3CH2CH2CH2CH3 b.p. 36℃
●正戊烷、异戊烷和新戊烷三种异构体的相对分子质量相同, 色 散力随分子结构密实程度的增大而减小,导致沸点按同一顺序下降
CH3CH2CH2CH2CH3 b.p.36 ℃
总作用力
8.5 8.75 26.00 23.11 21.14 29.60 47.31
对大多数分子来说，以色散力为主 (除极性很大且存在氢键的 分子，如H2O外)
色散力的大小既依赖于分子的大小，也依赖于分子的形状
●丙烷、正丁烷和正戊烷均为直链化合物(忽略分子形状的影响 ), 色散力随分子体积的增大而增大, 导致沸点按同一顺序升高
分子间力氢键
【问题探究一】 问题探究一】
干冰气化现象是物理变化还是化学变化？ 干冰气化现象是物理变化还是化学变化？
干冰气化过程中有没有破坏其中的 化学键？ 化学键？
那为什么干冰气化过程仍要吸收能量呢？ 那为什么干冰气化过程仍要吸收能量呢？
分子间作用力
分子间存在着将分子聚集在一起 的作用力，这种作用力称为分子间作 的作用力，这种作用力称为分子间作 用力又称为 又称为范德华力 用力又称为范德华力
I2 254 113.5 184.4
38 相对分 子量 熔点 -219.6 （℃） 沸点 -188.1 （℃）
熔沸点变 化趋势
熔沸点逐渐升高
卤族元素单质物理性质差异
三、分子间作用力
1。概念：分子间存在的将分子聚集在一起 。概念： 的作用力称为分子间作用力， 的作用力称为分子间作用力， 又称为范德华力。 又称为范德华力。 （1）存在：由分子构成的物质 ）存在： （2）大小：比化学键弱得多。 ）大小：比化学键弱得多。 2。意义：影响物质的熔沸点和溶解性等 。意义：影响物质的熔沸点和溶解性等 熔沸点 物理性质
分子间作用力 与氢键
水有三态变化: 水有三态变化:
吸热 吸热
固
放热
液
放热
气
0℃ 100℃
干冰升华、 硫晶体熔化、液氯汽化都要吸收能量。 干冰升华 、 硫晶体熔化 、 液氯汽化都要吸收能量 。 物质从固态转变为液态或气态， 物质从固态转变为液态或气态 ， 从液态转变为气 为什么要吸收能量?在降低温度 增加压强时， 在降低温度、 态，为什么要吸收能量 在降低温度、增加压强时， C12、CO2等气体能够从气态凝结成液态或固态。 等气体能够从气态凝结成液态或固态。 这些现象给我们什么启示? 这些现象给我们什么启示
分子间作用力和氢键
分子间作用力和氢键一、分子间作用力NH3、Cl2、CO2等气体，在降低温度、增大压强时，能凝结成液态或固态。
在这个过程中，气体分子间的距离不断缩短，最后由不规则运动的混乱状态转变为有规则排列的固态。
这说明物质的分子之间必定存在着某种作用力，能把它们的分子聚集在一起。
这种作用力叫做分子间作用力，又称范德华力。
我们知道，化学键是原子结合成分子时，相邻原子间强烈的相互作用，而分子间作用力与化学键比起来要弱得多。
分子间作用力随着分子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、溶解度等有影响。
对于组成和结构相似的物质来说，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔点、沸点也越高。
例如，卤素单质，随着相对分子质量的增大，分子间作用力增大，它们的熔点、沸点也相应升高(见图1-8)，四卤化碳也有类似的情形(见图1-9)。
二、氢键前面已介绍过某些结构相似的物质随着相对分子质量的增大分子间作用力增大，以及它们的熔点和沸点也随着升高的事实。
但是有些氢化物的熔点和沸点的递变与以上事实不完全符合。
让我们来看一下图1-10。
从图上可以看出，NH3、H2O和HF的沸点反常。
例如，HF的沸点按沸点曲线的下降趋势应该在-90℃以下，而实际上是20℃；H2O的沸点按沸点曲线下降趋势应该在-70℃以下，而实际上是100℃。
为什么HF、H2O和NH3的沸点会反常呢？这是因为它们的分子之间存在着一种比分子间作用力稍强的相互作用，使得它们只能在较高的温度下才能汽化。
经科学研究证明，上述物质的分子之间存在着的这种相互作用，叫做氢键。
氢键是怎样形成的呢？现在以HF为例来说明。
在HF分子中，由于F原子吸引电子的能力很强，H——F键的极性很强，共用电子对强烈地偏向F原子，亦即H原子的电子云被F原子吸引，使H原子几乎成为“裸露”的质子。
这个半径很小、带部分正电荷的H核，与另一个HF分子带部分负电荷的F原子相互吸引。
这种静电吸引作用就是氢键。
分子间力
Compound
AgF
r+/r-
Crystalline type Coordination number
0.85 NaCl
6:6
AgCl
0.63 NaCl 6:6
AgBr
0.57 NaCl 6:6
AgI
0.51 ZnS 4:4
Compound
CuF
CuCl
CuBr
CuI
r+/r-
0.72
0.53
0.49
氢键（hydrogen band）
● 氢键存在的证明 氢键和分子间作用力一样，
也是很弱的力. 与同系物性质的不同就是
由氢键引起的.
The structure of ice
● 氢键的结构特点
rH
d
θ
X
Y
R
Represent of hydrogen bond
这种方向与富电子 氢化物中孤对电子占 据的轨道在空间的伸 展方向有关.
，Be2＋离子半径最小，又是2电子构型，因此Be2＋有很大的极化能 力，使Cl－发生比较显著的变形，Be2＋和 Cl－之间的键有较显著的 共价性。因此BeCl2具有较低的熔、沸点。BeCl2、MgCl2、CaCl2的 熔点依次为410℃、714℃、782℃。
● 溶解度降低 离子极化使离子键逐步向共价键过渡，根据相似
● 偶极矩 (dipole moment, µ) 表示分子中电荷分布状况的物理量，定义为正、负电重心间的
距离与电荷量的乘积. 分子电偶极矩是个矢量. 对双原子分子而言
，分子偶极矩等于键的偶极矩；对多原子分子而言，分子偶极矩则
等于各个键的偶极矩的矢量和.
● 双原子分子的极性取决于键的极性。
分子间作用力和氢键1
子间力小，硬度不大，含有极性基因的有机玻 璃等物，分子间力较大，硬度较大。
氢键
一、氢键是怎样形成的？ 氢键是由电负性较大的原子Y(通常是N,O,F) 以其孤对电子吸引强极性键H-X（X通常是 N,O,F）中的H原子形成的。 氢键通式： X—H……Y
形成氢键必须具备的条件：
分子的变形性与分子的结构、分子的大小 有关。分子结构相似，变形性主要取决于 分子的大小，分子越大，其变形性就越大。
对于极性分子，其自身就存在着偶极，成为 固有偶极或永久偶极。气态的极性分子在空间 无规律的运动着，在外加电场的作用下，分子 的正极偏向电场的负极，分子的负极偏向电场 的正极。，所有的极性分子都依电场的方向而 取向，该过程叫做分子的定向极化。同时在外 加电场的作用下，分子也会发生变形，产生诱 导偶极，所以，极性分子在外加电场中的偶极 是固有偶极与诱导偶极之和，分子的极性也进 一步加强。
氨合物、无机酸和某些有机化合物如 有机羧酸、醇、胺等分子间。特别是 在DNA分子中，碱基对通过氢键将两 条多肽链连接组成双螺旋结构，并在 DNA的复制过程中起着很重要的作用。
（2）分子内存在氢键的物质，其熔、 沸点常比没有氢键的同系列物质要降 低。
如有分子内氢键的邻硝基酚熔点 （45℃）比有分子间氢键的间位硝基 苯酚（以熔点定96℃）和对位硝基苯 酚的熔点（114℃）都低。
OH O
HC
CH
OHO
（2）除了分子间可以行形成氢键 外，分子内也可以形成氢键。 如 HNO3
再例如： 邻位硝基苯酚中的羟基O— H也可与硝基的氧原子生成氢键。
二、氢键的健长
从对氢键键长不同出发，对氢键产生两种 不同的理解：
①“X—H……Y”把整个结构叫氢键。这 样键长指X与Y间距离，如“F—H…F”键长 为255Pm。
分子间力和氢键
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§1–6 分子间力和氢键
三、氢键
第一章 物质结构基础
【实例分析】如表1-6所示，多数卤素氢化物的熔、沸点 随相对分子质量增大而升高，但HF的熔、沸点却反常高。
表1-6 卤化氢的熔、沸点
卤化氢 熔点/K 沸点/K
HF 190 293
HCl 159 188
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§1–6 分子间力和氢键
（3）色散力 见图1-19。
± ±
第一章 物质结构基础
由瞬时偶极之间的作用而产生的分子间力。
+－
+－
图1-19 非极性分子相互作用示意图
色散力是普遍存在于各类分子之间的一种分子间力， 除强极性的水分子之间以取向力为主外，其余分子均以色 散力为主。
2．分子间力对物质性质的影响
AB3
五原子分子 AB4 AB3C
三角锥形
正四面体 四面体
极性
非极性 极性
NH3，NF3，PCl3，PH3
CH4，CCl4，SiH4，SnCl4 CH3Cl，CHCl3
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§1–6 分子间力和氢键
第一章 物质结构基础
分子的极性可用偶极矩衡量。偶极分子正电荷重心的 电量（q）与正、负电荷重心距离（d）的乘积，称为偶极 矩（μ）。即
这种已经和电负性很大的原子形成共价键的H原子，
又与另一电负性很大，且含有孤对电子的原子之间较强的 静电吸引作用，称为氢键。 氢键形成示意：X－H…Y。X、Y可以相同，也可不同。
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§1–6 分子间力和氢键
如图1-21所示
H H O H F
分子间力和氢键
分子间力和氢键
1.5.1 分子的极性 分子间力—Van der Waals力
1.5.2
1.5.3
氢键
1.5.1 分子的极性
电荷重心： 不重合时→偶极→极性分子 重合时→不具有偶极→非极性分子
+ + -
非极性分子
极性分子
分子的极性 键矩 例：C=O C-H O-H N-H 0 偶极矩＝
4
氢键
氢键是特殊的分子间作用力。其作用力远 大于范德华力，但小于共价键作用，只有在特 殊的条件下才能存在，通常单独讨论。
（1）形成的条件 （2）氢键的类型
(3) 氢键的键能
（4）氢键的性质
（5）氢键对物性的影响
（1）形成的条件
H与电负性极强的元素相结合时，共用电子 对强烈偏向于高电负性原子，使H原子几乎成了 不带电子、半径极小的带正电的核，进而对电 子对表现出较强的吸引力，这种作用力就是氢 键。一般与H结合的元素应具有下列两个条件： 电负性差异大 原子半径小（F、O、N等）
分子
H2 Ar Xe CO HCl HBr HI NH3 H2O
色散能
0.17 8.49 17.41 8.74 16.82 28.45 60 0.00 0.008 1.10 0.71 0.31 1.55 1.92
取向能
0.00 0.00 0.00 0.003 3.30 1.09 0.59 13.30 36.36
分子中所含电子多，分子变形性增大，色散力所占 比例增大。
1. 2.
3.
对于分子晶体,晶体质点之间的作用力为分子间力. 而一般分子,分子量越大,分子体积越大,则变形性也越大,分子 间的色散力也会越大,即分子间作用力也越大,所以分子晶体的 熔沸点就会越高. 至于分子的溶解度符合"相似相溶"原则.即极性物质易溶于极 性溶剂中,非极性物质易溶于非极性溶剂中.
高中化学：分子间作用力和氢键知识点
高中化学：分子间作用力和氢键知识点［知识详解］一．分子间作用力1.定义：分子间存在着将分子聚集在一起的作用力，称分子间作用力。
分子间作用力也叫范德华力．2.实质：一种电性的吸引力.3.影响因素：分子间作用力随着分子极性.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.沸点和溶解度都有影响.一般来说.对于组成和结构相似的物质来说，相对分子质量越大，分子间作用力越强，物质的熔沸点也越高.4.只存在于由共价键形成的多数化合物，绝大多数非金属单质分子和分子之间. 化学键是分子中原子和原子之间的一种强烈的作用力，它是决定物质化学性质的主要因素。
但对处于一定聚集状态的物质而言，单凭化学键，还不足以说明它的整体性质，分子和分子之间还存在较弱的作用力。
物质熔化或汽化要克服分子间的作用力，气体凝结成液体和固体也是靠这种作用力。
除此以外，分子间的作用力还是影响物质的汽化热、熔化热、溶解黏度等物理性质的主要因素。
分子间的作用力包括分子间作用力（俗称范德华力）和氢键（一种特殊的分子间作用力）。
分子间作用力约为十几至几十千焦，比化学键小得多。
分子间作用力包括三个部分：取向力、诱导力和色散力。
其中色散力随分子间的距离增大而急剧减小一般说来，组成和结构相似的物质，分子量越大，分子间距越大，分子间作用力减小，物质熔化或汽化所克服的分子间作用力减小，所以物质的溶沸点升高温度止200 150 100, 50 0 -50 -100 -150 -200熔温度尺200 150叫0 -50 -100 -150 -200熔叫相对分子质■筑卤化碳的熔.沸点与相对分子质量的关系化学键与分子间作用力比较化学键分子间作用力概念 相邻的原子间强烈的相互作用 物质分子间存在的微弱的相互作用能量 较大很弱性质影响主要影响物质的化学性质主要影响物质的物理性质.氢键一特殊的分子间作用力1.概念：氢键是指与非金属性很强的元素（主要指N 、O 、F ）相结合的氢原子与另一个分子中非金属性极强的原子间所产生的引力而形成的.必须是含氢 化合物，否则就谈不上氢键。
第四讲分子间作用力和氢键
键的极性与分子的极性 共价键有非极性键与极性键之分。由共价键构 建的分子有非极性分子与极性分子之分。 度量分子极性大小的物理量叫做偶极矩(m)。偶 极矩是偶极子的电量q和偶极子两极的距离l的乘积 (m=qXl)。
q+
l
q_
偶极子与偶极矩(m=qXl)
偶极矩m=0的共价键叫做非极性共价键；偶极矩 m≠0的共价键叫做极性共价键。偶极矩m=0的分子叫做 非极性分子;偶极矩m≠0的分子叫做极性分子。
在细胞内合成蛋白质过程中, 先是在细胞核中以DNA为模板,
通过“氢键”的“牵引”合成
RNA,然后由RNA在细胞质中 又通过“氢键”的“牵引”由 氨基酸合成蛋白质的一级结 构——多肽链。
蛋白质变性与分子内氢键
蛋白质变性与分子内氢键分不开。煮熟的鸡蛋孵不出 小鸡,这是蛋白质变性而失去生物活性的结果。蛋白质凭
范德华力和氢键是两类最常见的分子间力 化学键能: H–H 436 kJ/mol F–F 155 kJ/mol
O=O 708 kJ/mol
NN 945 kJ/mol >200kJ/mol 分子间作用力 <10 kJ/mol 氢键 10 –30 kJ/mol
Cl–Cl
243 kJ/mol
300 ~500pm
_ _ O O + O m=0 D
H
H C +
N _
m= D
色散力 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， 非极性分子 产生瞬时偶极。分子相互靠拢 _ _ 时，它们的瞬时偶极矩之间会 + + 产生电性引力，这就是色散力。 产生瞬时 色散力不仅是所有分子都有的 偶极 最普遍存在的范德华力，而且 _ + _ + 经常是范德华力的主要构成。
分子间力及氢键
(5)分类： 分子间氢键： 分子内氢键： (6)存在
NaHCO3固体中的氢键 邻硝基苯酚 邻羟基苯甲醛 固体(HF)n中的氢键
氢键存在广泛，如蛋白质分子、H2O、NH3、HF、DNA、醇、 羧酸分子及结晶水合物等分子之间。 (7)氢键对物质性质的影响：①溶质分子和溶剂分子间形成氢键， 溶解度骤增。如氨气极易溶于水；②分子间氢键的存在，使物 质的熔沸点升高。③有些有机物分子可形成分子内氢键，则此 时的氢键不能使物质的熔沸点升高。 例：NH3、H2O、HF中由于存在氢键，使得它们的沸点比同族 其他元素氢化物的沸点反常地高。
分子间作用力
概念 物质分子之间普遍存在的一种相 互作用力，又称范德华力
氢键
由已经与电负性很强的原子形成 共价键的氢原子与另一个分子中 电负性很强的原子之间的作用力
共价键
原子间通过共用电子对所形成 的相互作用
分类 特征 作用 微粒 强度 比较 影响 强度 的因 ①随着分子极性和相对分子质量 的增大而增大②组成和结构相似 的物质，相对分子质量越大，分 无方向性、无饱和性 分子或原子（稀有气体）
I2 > Br2 > Cl2 > F2。
2．氢键 (1)定义：氢键是一种既可以存在于分子之间又可以存在于分子 内部的作用力。它比化学键 弱 ，比范德华力 稍强 。当氢 原子与电负性大的原子X以共价键结合时，H原子能够跟另一个 电负性大的原子Y之间形成氢键。 (2)形成条件 ①化合物中有氢原子，即氢原子处在X—H„Y其间。 ②氢只有跟电负性很大且其原子半径较小的元素化合后，才有 较强的氢键，像这样的元素有N、O、F等。 (3)氢键基本上还是属于静电作用，它既有 方向 性，又有 饱和 性。 (4)通常用X—H„Y表示氢键，其中X—H表示氢原子和X原子 以共价键相结合。氢键的键能是指X—H„Y分解为X—H和Y所 需要的能量。
分子间作用力和氢键
分子间作用力和氢键我们已讨论了三类化学键（离子键、共价键、金属键），它们都是分子内部原子间的作用力。
原子通过这些化学键组合成各种分子和晶体。
除此之外，分子与分子之间还存在着一种较弱的相互作用，大约只有几个到几十个KJ·mol-1，比化学键小一、二个数量级，这种分子间的作用力称为范德华尔力。
它是决定物质熔点、沸点、溶解度等物理化学性质的一个重要因素。
【分子的极性】分子极性的强弱，可以用偶极矩（μ）表示。
分子偶极矩定义为：偶极长（极性分子正负电荷之重心间的距离d与偶极电荷q的乘积，即：μ=q ×d◆分子的偶极矩是个矢量，正偶极子指向负偶极子。
对双原子分子而言，分子偶极矩等于键的偶极矩；对多原子分子而言，分子偶极矩则等于各个键的偶极矩的矢量和。
◆多原子分子的极性不但取决于键的极性，而且取决于分子的几何形状，例如：SO2、CO2中S=O键、C=O都是极性键，但因为CO2是直线型结构，键的极性相互抵消，正负电荷重心重叠，所以，CO2是非极性分子。
相反，SO2为V 型结构，正负电荷重心不能重合，因而SO2是极性分子。
◆具有对称结构（直线型、平面三角形、正四面体）的多原子分子，偶极矩为零，为非极性分子；结构不对称（V型、四面体、三角锥型）的多原子分子，偶极矩不为零，为极性分子◆单质分子的偶极距不一定为0，如O3◆键的偶极长不是核间距，HF、HCl、HBr、HI的偶极长降低（两原子电负性差值越大，键的偶极长越大）◆CO分子中，C原子有一个空的2p z轨道，接受了O原子的一对电子，从而使分子的负电重心移向了C原子因为一个电子所带电量为4.8×10-10静电单位，而偶极长d相当于原子间距离，其数量级为10-8 cm。
通常把10-18厘米·静电单位作为偶极矩μ的单位，称为“德拜”（Debye）用D表示。
偶极矩是一个矢量，可以通过实验测得。
偶极矩越大，分子极性越大，偶极矩μ＝0，它是非极性分子。
分子间作用力和氢键.ppt
(1)它是存在于分子间的一种电性作用力。 (2)作用能的大小只有几个千卡／摩尔，比化学键 能(约为30－150千卡／摩尔)小一二个数量级。 (3)作用力的范围很小。三种分子间力都与分子间 距离的七次方成反比，即当分子稍为远离时，分 子间力迅速减弱。 (4)一般没有方向性和饱和性。 (5)在三种作用力中，色散力是主要的，诱导力通 常很小，只有少数极性较大(如水、氨)的分子之 间，取向力才占一定的比例或占优势。
CH4
NH3 H2O
化学键与物质结构
分子间力和氢键
化学键与物质结构
分子的极性
由于共价键分为极性键和非极性键，给共 价型分子带来了性质上的差别。
当分子中正、负电荷重心重合时，这种分 子叫做非极性分子。正、负电荷重心不重合的 分子叫做极性分子或偶极分子。
CO2
H2O
化学键与物质结构
分子极性和键极性的关系
间可以形成分子间氢键，则溶质的溶解度增大。 例如，氨、丙酮和乙酸等溶质分子中有电负
性较大的原子N或O等，可以和水中的O－H形 成氢键，这些物质都易溶于水。
如，一体积的水在20 ℃时能够溶解700体积 的氨。
11:34
化学键与物质结构
氢键的形成对物质的溶解度有一定的影响。 如果溶质分子能够形成分子内氢键，则在极
离子间极化越强，核间距缩短 离子间极化越强，物质熔点、沸 点就越低 离子间极化越强，物质颜色越深
化学键与物质结构
晶体
内部的原子、分子、离子等质点有规则排列的一 类固体物质统称为晶体
离子晶体
原子晶体 晶 体
分子晶体
金属晶体
化学键与物质结构
晶体
一般而言：三种晶体在熔点、沸点、硬度上有： 原子晶体 > 离子晶体 > 分子晶体
物质结构第5课
2、晶体的内部结构 1) 晶格
为了便于研究晶体中微粒(原子、分子或离子)的排列规律，法
国结晶学家布拉维(A· Bravais)提出：把晶体中规则排列的微粒抽 象为几何学中的点，并称为结点。这些结点的总和称为空间点阵。 沿着一定的方向按某种规则把结点连接起来，则可以得到描述各 种晶体内部结构的几何图像──晶体的空间格子(简称为晶格)。
晶格结点间的作用力是金属键。 金属的紧密堆积方式。三种密堆积方式：
图2-36 金属晶格示意图
1.3.5 分子晶体
凡靠分子间力(有时还可能有氢键) 结合而成的晶体统称为分子晶体。分 子 晶体 中 晶 格 结 点 上排列的是分子
( 也包括像希有气体那样的单原子分
子)。干冰( 固体CO2) 就是一种典型的
2 ） 诱导力 当极性分子和非极性分子靠近时，首先两个分子都有各自 的瞬时偶极，显然是存在着色散力的。除此而外极性分子受 极性分子电场的作用，原来重合的正、负电荷中心分离开来 产生诱导偶极。诱导偶极与极性分子固有偶极间的作用力叫
做诱导力。另一方面，诱导偶极又反作用于极性分子，使其
偶极长度增加，进一步加强了相互吸引力。
分子晶体。如图所示：
由于分子间力比离子键、价键要弱得多，所以分子晶
体物质一般 熔点低、硬度小、易挥发。
稀有气体、大多数非金属单质(如氢气、氮气、氧气、卤 素单质、磷、硫磺等)和非金属之间的化合物 ( 如HCl，CO2 等)，以及大部分有机化合物，在固态时都是分子晶体。
有一些分子晶体物质，分子之间除了存在着分子间力外，
2)晶胞
在晶格中，能表现出其结构一切特征的最小部分称为晶胞。 根据晶格结点上粒子种类及粒子间结合力不同，晶体可分为离子 晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体等基本类型。
分子间力和氢键
分子间力和ห้องสมุดไป่ตู้键
2. 诱导力
当极性分子与非极性分子相邻时，非极性分子在极 性分子的作用下，正、负电荷中心发生偏移，这一过程 叫做分子的极化，所产生的偶极叫做诱导偶极。由诱导 偶极产生的分子间力叫做诱导力。诱导力不仅存在于极 性分子与非极性分子之间，也存在于极性分子之间，因 为一个极性分子在其他极性分子的作用下也会产生诱导 偶极，而使分子的偶极矩增大。
分子间力和氢键
1. 取向力
当两个极性分子相互靠近时，分子间因同极相斥、异 极相吸而使极性分子发生转动，并按两个极性分子异极相 邻的状态排列，这种分子间的相互作用现象叫做取向。由 于极性分子的取向而产生的分子间力叫做取向力。取向力 存在于极性分子之间，其大小主要决定于极性分子的偶极 矩，分子的偶极矩越大，则分子间取向力也越大。
分子间力和氢键
二、 分子间作用力的种类
H2、Cl2、CO2等物质在常温时是气体，在降低温度、增 大压强时，能够凝聚为液体，进一步能凝固为固体。气态物 质能够变为液态和固态，也就是说气态物质分子能缩短分子 间的距离，并由无规则运动变为有规则排列，这说明物质的 分子之间存在着作用力，这种作用力叫做分子间力。分子间 力是荷兰物理学家范德华(1837—1923年)在研究气体性质时首 次提出的，所以分子间力也叫做范德华力。
分子间力和氢键
四、 氢键 1. 氢键的形成
分子间力和氢键
色散力是由于分子内电子和原子核的相对运动而产 生的，所以不仅存在于非极性分子之间，也存在于极性 分子之间。影响色散力大小的因素是分子的分子量，分 子量越大，分子越容易变形，色散力也越大。
分子间力是色散力、诱导力、取向力的总和，除了 强极性分子外，分子间力以色散力为主。
分子间力和氢键
分子间力和氢键的区别
分子间力和氢键的区别
分子间力指的是分子的永久偶极和瞬间偶极引起的弱静电相互作用，包括范德华力、盐键、疏水作用力、芳环堆积作用、卤键等。
而氢键则是一种特殊的分子间作用力，是活泼的非金属原子与氢原子之间形成的强极性键（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。
氢键的本质是强极性键上的氢核与电负性很大的、原子半径较小且带有未共享电子对的原子（如O、N、F等）之间的静电引力。
这种力一般在
40kJ/mol以下，比一般的键能小得多。
因此，分子间力和氢键在定义和性质上存在明显的差异。
如需了解更多关于分子间力和氢键的区别，建议查阅化学专业书籍或咨询化学专家。
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分子间力和氢键
在自然界中，人们所遇到的物质，除稀有气体外，都不是以单原子分子的形式存在，而是以原子之间相互结合而成的分子或者晶体的稳定形式存在的。
思考：NaCl晶体中钠离子与氯离子之间、金属铜中铜原子与铜原子之间，H2O中氢原子与氧原子之间各有什么键？
答：NaCl晶体中钠离子与氯离子之间是离子键；金属铜中铜与铜之间是金属键，在水中，H2O分子中H原子与O原子之间存在共价键，H2O间存在分子间作用力和氢键。
一、化学键
化学上把这种分子或晶体中直接相邻原子之间的主要的强烈的相互作用力叫做化学键。
电负性：为了说明元素在形成分子时，原子吸引电子的能力，鲍林(L.Pauling) 于1932年提出了电负性的概念，它表示一个原子在分子中吸引成键电子的能力，并规定F的电负性为4.0，以此为标准求出其它元素电负性的相对值。
元素的电负性越大，元素原子在分子吸引成键电子的能力越强；相反，则吸引电子的能力越弱。
一般说来，非金属元素的电负性大于金属元素，非金属元素的电负性大于2.0，金属元素的电负性小于2.0。
组成化学键的两个原子间电负性差大于1.8 时，一般生成离子键，小于1.8 时一般生成共价键。
而金属原子之间则生成金属键。
电负性的变化规律：同一周期元素，从左至右电负性递增，元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强；同一主族元素，从上至下电负性递减，元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。
在周期表中，右上方氟F的电负性最大(电负性为4.0)，非金属性最强；左下方铯Cs的电负性最小(电负性为0.7)，金属性最强。
1、离子键：
1916年德国化学家克塞尔提出离子键的概念。
他认为离子键的本质是阴阳离子之间的静电引力。
即当电负性很小的金属原子与电负性很大的的活泼非金属原子相遇时，活泼的金属原子会失去电子形成阳离子，活泼的非金属原子会得到电子形成阴离子，这种阴、阳离子间通过静电引力作用形成的化学键叫离子键。
由离子键形成的化合物叫离子化合物。
1)定义：阴、阳离子间通过静电引力作用形成的化学键
2)成键原因：电子的得失，成键后体系的能量降低。
3)成键粒子：阴、阳离子
4)成键过程：阴阳离子接近到某一定距离时，吸引和排斥达到平衡，就形成了离子键。
5)成键条件：活泼金属和活泼非金属化合时可以形成离子键
6)存在范围：强碱、盐、金属氧化物、金属卤化物等离子化合物中。
2、共价键
以H 2为例
实验测知: H 2 核间距＝74pm
H 玻尔半径＝53pm
H2分子形成时： 成键电子的轨道发生了重叠，使核间形成了电子概率密度较大的区域，
削弱了两核间的正电排斥，增强了核间电子云对核的吸引，使体系能量降低，形成共价键。
1）定义：原子之间通过共用电子对（电子云重叠）所形成的相互作用，叫共价键。
2）成键粒子：一般为非金属原子
3）成键性质：原子间通过共用电子对（电子云重叠）产生的强烈相互作用。
4）成键粒子：同种或不同种非金属元素之间。
5）成键原因：成键原子的原子核共同吸引共用电子对从而使体系能量降低。
6）共价键的类型：σ键和π键
“头碰头” 重叠 “肩并肩” 重叠
74pm d
3、金属键
1）定义：金属的电离能较小，最外层的价电子容易脱离原子的束缚而形成自由电子。
金属离子紧密堆积。
所有自由电子在整个堆积体间自由运动，形成金属键。
2）成键粒子：金属阳离子和自由电子
二、键的极性
标准：共用电子对是否发生偏移
1、非极性共价键：共用电子对不发生偏移
成因：原子核对共用电子对的吸引力相同
范围：同种非金属元素的原子间形成的共价键
2、极性共价键：共用电子对发生偏移
成因：原子核对共用电子对的吸引力不同
范围：不同种非金属元素的原子间形成的共价键。
3、极性分子与非极性分子
1）、分子的极性
非极性分子：分子中的正、负电荷中心重合
极性分子：分子中的正、负电荷中心不重合
2）、分子极性与键极性的关系
双原子分子键有极性，分子有极性。
HX
键无极性，分子无极性。
X2
多原子分子的极性主要取决于分子的组成和分子的几何构型。
组成原子相同:为非极性分子
组成原子不同:
几何构型对称的为非极性分子，如：BF3
几何构型不对称的为极性分子，如：H2O,NH3
三、分子间力和氢键
1、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，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
相对于化学键，分子间力是短程作用力，只有当分子或基团距离很近时才显现出来。
范德华力和氢键是两类最常见的分子间力。
由范德华研究实际气体对理想气体状态方程的偏差而提出；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。
这种分子间的作用力称为范德华力。
范德华力普遍存在于固、液、气态任何微粒之间。
微粒距离稍远，可忽略；范德华力没有方向性和饱和性，不受微粒之间的方向与个数的限制。
将范德华力分解为三种不同来源的作用力——色散力、诱导力和取向力。
2、氢键
研究氢化物的熔沸点变化规律发现：氢化物中NH3、H2O、HF具有反常的性质（特别高的熔沸点），进一步的研究表明，HF、H2O、NH3 分子间除了正常的分子间力外，还存在另外一种作用力，这就是氢键。
1）氢键的形成与本质：氧原子分别与2个氢原子的1s轨道成键，形成H2O分子，但由于氧的电负性（3.44）比氢的电负性（2.2）大得多，分子中O：H共用电子对强烈地偏向氧原子一边，使氢原子几乎变为“裸露”的氢核“质子”，这个半径很小（10－3pm）且带正电性的氢原子与另一个水分子中含有孤对电子且带部分负电性的氧原子充分接近时，会发生较强烈的静电吸引，结果水分子间构
成O—H …O氢键而缔合起来。
表示方法：X—H…Y
2）氢键：由于半径小又带正电性的氢原子充分靠近时所产生的吸引力
3）形成条件
（1）含有氢原子的分子
（2）X、Y的电负性要大，体积要小，且有孤电子对，通常是F、O、N。
（3）X、Y可以相同，也可以不同。