分子间作用力的种类和作用
分子间作用力物理
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分子间作用力物理
分子间作用力是指分子之间相互作用的力量。
这些力量起着决定物质性质和相态的重要作用。
以下是几种主要的分子间作用力物理:
1.静电作用力(电荷-电荷相互作用):当分子中带电荷的部分与其他分子中的电荷部分靠近时,它们之间会发生相互作用。
正电荷与负电荷之间的相互吸引力称为静电作用力。
2.范德华力(分子间引力):范德华力是非极性分子之间的吸引力,它是由于分子中电子的运动引起的。
当非极性分子靠近时,它们的电子云会发生瞬时涨落,形成一个暂时的电偶极矩,从而产生吸引力。
3.氢键:氢键是一种较强的分子间相互作用力,通常发生在含有氢原子和较电负的原子(如氮、氧和氟)之间。
氢键是靠氢原子与较电负原子之间的强电负性相互作用形成的。
4.离子作用力:当存在正离子和负离子时,它们之间会产生相互吸引的作用力。
正离子与负离子之间的吸引力被称为离子作用力。
这些分子间作用力决定了物质的许多性质,如沸点、熔点、溶解性、表面张力等。
不同类型的分子间作用力对于不同的物质起着不同的作用。
分子间作用力的概念
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分子间作用力的概念
分子间作用力是指分子之间相互吸引或排斥的力量,这些力量
对物质的性质和行为起着至关重要的作用。
分子间作用力可以分为
几种类型,包括静电力、范德华力、氢键和离子键等。
静电力是由于分子内部正负电荷的相互吸引而产生的力量。
当
两个分子之间存在正负电荷时,它们会相互吸引,形成静电作用力。
这种力量在离子化合物中特别显著,如氯化钠(食盐)中的钠离子
和氯离子之间的静电作用力。
范德华力是一种由于分子之间的瞬时偶极矩而产生的吸引力。
即使没有永久的电荷分布,分子中的电子云也会在瞬间形成偶极矩,从而产生范德华力。
这种力量在非极性分子之间起着重要作用,例
如在液体和气体中。
氢键是一种特殊的分子间作用力,它是由于氢原子与高电负性
原子(如氧、氮或氟)之间的相互吸引而产生的。
氢键在水分子和
蛋白质等生物分子中起着至关重要的作用,影响着它们的结构和功能。
离子键是由正负离子之间的静电作用力产生的一种强大的分子间作用力。
这种力量在离子化合物中起着至关重要的作用,如氯化钠和硫酸铜等。
分子间作用力的强弱直接影响着物质的性质和行为。
通过了解分子间作用力的类型和特点,我们可以更好地理解物质的性质,从而为材料设计和化学反应提供指导。
因此,分子间作用力的概念对于化学和材料科学具有重要意义。
分子间作用力包括静电氢键离子偶极
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分子间作用力包括静电氢键离子偶极分子间作用力是指分子之间的相互作用力,它是影响分子间相互吸引和排斥的力量。
分子间作用力的存在使得物质在固态、液态和气态之间转化,从而对物质的性质产生巨大影响。
在分子间作用力中,最常见的包括静电力、氢键和离子偶极作用力。
静电力是由于分子中正、负电荷之间的相互吸引和排斥而产生的。
当两个分子相互靠近时,正电荷与负电荷之间会产生静电作用,从而使两个分子被吸引在一起。
这种力可以使分子有组合形成固体的趋势。
氢键是分子间作用力中最重要的类型之一、氢键是通过氢原子与电负性较高的原子(如氮、氧和氟)之间的相互作用力形成的。
在氢键中,氢原子处于两个电负性原子的中心位置,并与它们形成强烈的吸引力。
氢键在许多化学和生物学过程中起到了重要的作用,例如DNA的双螺旋结构中的氢键能够保持DNA链的稳定性。
离子偶极力是由离子和偶极子之间的相互吸引或排斥产生的一种作用力。
离子是带正或负电荷的原子或分子,而偶极子是由于分子中电子云的不对称分布而产生正负电荷分开的分子。
当离子和偶极子之间靠近时,会形成吸引力或排斥力。
离子偶极作用力在溶液中起着重要的作用,因为它们可以影响到溶质在溶剂中的溶解度和分配均衡。
除了静电力、氢键和离子偶极作用力外,还存在其他类型的分子间作用力。
范德华力是由于分子中电子云的瞬时极化而产生的作用力,它是分子间的瞬时吸引力。
双极-双极作用力是由于两个偶极子之间的相互吸引或排斥而产生的作用力。
这些力在分子间的吸引和排斥中起着重要的作用。
在化学反应中,分子间作用力是关键的。
它们可以影响反应的速率、平衡和选择性。
很多化学反应都涉及到分子间的相互吸引和排斥。
例如,在溶液中,溶质分子与溶剂分子之间的相互作用力可以影响到溶质的溶解度和扩散速率。
总之,分子间作用力是影响分子间相互吸引和排斥的力量。
其中最常见的包括静电力、氢键和离子偶极作用力。
这些力影响着物质的性质和化学反应过程。
通过进一步研究分子间作用力,我们可以更好地了解物质的性质和相互作用方式。
九年级分子间的作用力知识点
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九年级分子间的作用力知识点在九年级物理课程中,我们学习了许多与物质的性质和变化相关的知识。
其中一个重要的概念是分子间的作用力。
分子间的作用力决定了物质的特性,并且在我们日常生活中起着重要作用。
本文将探讨分子间的作用力的种类和影响因素。
1. 静电力静电力是一种由于电荷引起的作用力。
当物体带有正电荷或负电荷时,它会产生吸引或排斥的力。
这种作用力在分子间也存在。
例如,水分子是由氧原子和两个氢原子组成的,氧原子带有负电荷,而氢原子带有正电荷。
这导致氧原子与氢原子之间存在静电力,使水分子保持稳定。
2. 万有引力万有引力是由质量引起的作用力。
即使在微观尺度上,物质之间的分子也受到万有引力的影响。
这种引力通常很微弱,但当物质的质量很大时,例如地球或太阳,它的影响显著。
分子间的万有引力是保持物质的结构和形态稳定的重要因素之一。
3. 范德华力范德华力是由于电子分布的不均匀而引起的作用力。
分子中的电子分布通常不是均匀的,这可能导致一个分子在某一时刻具有短暂的电荷。
在这种情况下,周围的分子会受到被吸引力,并且这个吸引力被称为范德华力。
范德华力通常是弱的,但在大量分子受到影响时,其累积效应可以引起重要的现象,如物质的相态变化。
4. 氢键氢键是一种比范德华力更强的作用力。
当一个含有氢原子的分子与带有部分负电荷的氧原子、氮原子或氟原子的分子接近时,氢原子与这些原子之间会形成氢键。
氢键在物质中起着关键的作用,如水的特性、蛋白质的结构稳定性等。
分子间的作用力受到许多因素的影响,这些因素决定了物质的性质。
以下是几个影响因素的例子:1. 分子的大小和形状分子的大小和形状影响着分子间作用力的强度和性质。
较大和较复杂的分子通常具有更多的接触点,因此它们之间的作用力更强。
2. 电荷分布分子的电荷分布也会影响它们之间的作用力。
如果分子带有部分电荷,那么周围的分子将受到吸引或排斥。
3. 外界条件外界条件,如温度和压力,也可以影响分子间作用力。
生物分子间的相互作用力分析
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生物分子间的相互作用力分析生物分子是生命存在和运转的基本单位,它们的相互作用力直接影响着生物体的生长发育和正常的生理活动。
生物分子之间的相互作用力主要分为四种:静电相互作用力、范德华力、氢键以及疏水作用力。
在生物分子的研究和应用领域中,对这些相互作用力的深入研究具有重要的意义。
一、静电相互作用力静电相互作用力是两个带有正负电荷的物体之间产生的相互作用力。
生物分子中的静电相互作用力主要表现为分子之间的离子-电荷相互作用和电偶极-电偶极相互作用。
这种相互作用力对于向两个具有异性或多义性的分子中引出物质的去向,确立分子的结构和功能以及介导分子在生命活动中的相互作用,有着重要的作用。
二、范德华力范德华力是分子中非共价结构产生的相互作用力。
它又分为吸引性的范德华力和排斥性的范德华力。
吸引性的范德华力会导致分子之间的相互吸引,从而促进生理功能的实现,排斥性的范德华力则会产生互斥作用,使分子无法相互靠近。
生物分子中的范德华力对于构建蛋白质和核酸的空间结构、稳定其立体构象和调节其功能,都起到至关重要的作用。
三、氢键氢键是分子间非均相性的化学键,包括氢原子、氮原子、氧原子或氟原子、硫原子等原子间的相互作用力。
氢键的强度介于离子键和共价键之间,在生物有机分子中,可用来稳定蛋白质、核酸等生物大分子的三维结构,以及介导酶类催化反应、激素与受体的结合等过程。
四、疏水作用力疏水作用力是指水相邻分子内部的排斥作用。
在生物分子中,由于疏水作用力可导致蛋白质、核酸等物质形成稳定的结构,因此研究疏水作用力对于理解生物大分子的折叠、相互作用和分子间反应有着重要的意义。
总之,生物分子之间的相互作用力在生命体内扮演着至关重要的作用。
我们通过对生物分子间的相互作用力的深入研究,可以不断优化生物材料的制备和生物治疗的应用,从而为人类健康事业做出更大的贡献。
(完整word版)分子间作用力的种类和作用
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分子间作用力的种类分子间作用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。
分子间作用力可以分为以下三种力. (1)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。
(2)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。
诱导偶权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.同样,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矩增大,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。
(3)色散力非极性分子之间也有相互作用。
粗略来看,非极性分子不具有偶极,它们之间似乎不会产生引力,然而事实上却非如此。
例如,某些由非极性分子组成的物质,如苯在室温下是液体,碘、萘是固体;又如在低温下,222H O N 、、和稀有气体等都能凝结为液体甚至固体。
这些都说明非极性分子之间也存在着分子间的引力。
分子间作用力的测定及其应用
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分子间作用力的测定及其应用1.引言分子是一种微小的物质,是构成物质的最基本单位。
分子间作用力是分子之间的相互作用力。
它是导致物质宏观性质的关键因素。
分子异构体之间的相互作用、程序的电子缺失亲和力以及分子中质子转移的机制都与分子间作用力密切相关。
因此,研究分子间作用力的性质和作用是化学研究的重要组成部分。
2.分子间作用力的类型分子间作用力通常可以分为三种类型:静电作用力、范德华力和氢键。
其中,静电作用力是由分子内外处于不均匀电荷分布所产生的相互吸引和斥力,而范德华力和氢键则是由电子极化和电子云间的相互作用所产生的。
3.分子间作用力的测定过去,测定分子间作用力通常依赖于实验室测量和理论计算的结合。
实验室测量通常采用物理方法或化学方法。
物理方法包括核磁共振、拉曼光谱和X射线晶体学等技术,而化学方法包括热力学、动力学和动态质谱学等方法。
理论计算则基于分子力学和分子动力学等基本理论,通过模拟分子间作用力和运动的数学公式来预测分子间作用力。
4.分子间作用力的应用分子间作用力在生命科学、物理学、化学、医学和环境科学中有着广泛的应用。
在生命科学中,人们可以通过分子间作用力了解生物分子之间相互作用的机制,进一步预测其结构和功能。
在物理学中,分子间作用力可以帮助人们了解物质之间的相互作用力,研究物质的物理特性。
在化学中,人们可以通过分子间作用力研究分子合成、分离及分析,以探究物质的结构和性质变化。
在医学和环境科学中,研究分子间作用力有助于了解毒理学以及空气污染和水污染等问题,为治疗疾病和保护环境提供更加准确的方案。
5.总结分子间作用力是化学研究的重要组成部分,其性质和作用对于理解物质的结构和性质变化有着重要的意义。
通过测量和预测分子间作用力,人们可以进一步应用在生命科学、物理学、化学、医学和环境科学中,为社会发展和改进生活提供新的方向和途径。
化学反应中的分子间力
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化学反应中的分子间力在化学反应中,分子间力起着至关重要的作用。
分子间力是指分子之间的相互作用力,包括静电力、共价键和范德华力等。
这些力量的存在和相互作用决定了分子的结构、反应速率和性质。
本文将探讨化学反应中分子间力的不同类型及其作用。
1. 静电力静电力是由于正电荷和负电荷之间的相互吸引或排斥而产生的。
在化学反应中,离子间的静电力起着重要作用。
正离子和负离子之间的静电吸引力促使它们结合成为化合物。
例如,氯离子和钠离子的静电吸引力导致氯化钠的形成,这是常见的离子化合物之一。
2. 共价键共价键是由共享电子对而形成的化学键。
它是分子中原子之间的主要相互作用力之一。
共价键的强度取决于原子核附近电子的云密度。
当原子间的电子云重叠时,共享的电子会形成共价键。
这种共享电子对的共价键与分子的稳定和化学性质有关。
例如,氢氧化物分子中的氢和氧原子通过共价键结合在一起,形成稳定的水分子。
3. 范德华力范德华力是分子间的一种相互作用力,它是由于电子运动引起的分子偶极瞬时形成。
范德华力的强度取决于分子之间的距离和相互作用的极性。
这种力量对于形成液体和固体非常重要,它导致了液体的黏度和固体的强度。
另外,在分子间的范德华力的作用下,分子也具有互相吸引的性质。
例如,在溶液中,溶剂分子与溶质分子之间的范德华力导致它们相互吸引,从而使得溶质能够溶解在溶剂中。
4. 氢键氢键是一种特殊的静电相互作用力,它在分子间形成时涉及到氢原子与较电负原子之间的吸引力。
氢键通常出现在氢原子与氮、氧或氟原子之间。
氢键的形成和断裂对于很多生物分子的结构和功能具有重要影响。
例如,DNA中的碱基之间的氢键稳定了双链结构,保护了遗传信息的完整性。
综上所述,化学反应中的分子间力在控制分子的结构和性质方面起着关键作用。
静电力、共价键、范德华力和氢键是化学反应中常见的分子间力类型。
它们通过相互吸引、共享电子或电子云重叠等方式参与到物质的形成和变化中。
理解和掌握分子间力对于深入了解化学反应的机制和应用具有重要意义。
分子间作用力的类型
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分子间作用力的类型
分子间作用力的类型包括以下几种:
1. 范德华力:是分子之间产生的短程力,可以被看作是由于分子极化或诱导极化引起的电荷分布不均而产生的吸引力。
范德华力较弱,只在非常接近的分子之间起作用。
2. 氢键:是一种特殊的范德华力,通常发生在氢原子与高电负性原子(如氧、氮和氟)之间。
氢键的形成使得分子之间的结合更强,常见于水分子之间以及含有氢键的有机分子中。
3. 极性相互作用:是极性分子之间的相互作用力。
极性分子由于电荷分布的不均匀而具有正负电荷区域,这些电荷区域之间会发生吸引作用。
极性相互作用比范德华力强,但仍比化学键弱。
4. 离子键:是由于正负离子之间的电荷相互作用而形成的化学键。
离子键较强,通常发生在金属和非金属之间,形成离子化合物。
5. 高分子间作用力:高分子间的作用力主要有两种类型,一种是由于范德华力、极性相互作用和氢键等非共价键作用力导致的物理交联;另一种是由于共价键的形成产生的化学交联,如交联聚合物。
这些作用力可以使高分子在溶液或固体中形成稳定的结构。
需要注意的是,这些作用力通常是同时存在的,不同类型的作用力在不同的情况下可能有不同的相对重要性。
物理化学中的分子间相互作用
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物理化学中的分子间相互作用物理化学是化学和物理学的交叉领域,涉及到物质的结构、物理性质以及化学反应等方面。
分子间相互作用是物理化学中的一个重要概念,它对分子的性质与反应具有重要影响。
一、分子间相互作用的种类分子间有电荷间相互作用、静电作用、范德华相互作用、氢键相互作用、离子键相互作用等多种形式。
这些相互作用形式各异,但都对物质性质产生着直接或间接的影响。
1. 电荷间相互作用分子中带电的部分产生的吸引或排斥力,就是电荷间相互作用。
此类相互作用直接决定了分子中的电性质。
2. 静电作用两个分子间因带电而引起的相互作用力,称作静电作用。
这种相互作用形式不仅仅影响了晶体的结构,同时对多种化学反应的进行也产生了影响。
3. 范德华相互作用范德华力是分子之间的一种引力,包括氢气分子中的范德华力、纯甲烷烃分子间的范德华力、液体分子间的范德华力等很多种情形,都与范德华相互作用不可缺少。
4. 氢键相互作用氢键是一种由一位质子和跟随其后的非负离子与另一个带负电的化学基团之间产生的弱的相互作用之一。
这种相互作用对分子中氢键形成后的结构性质和化学反应等需要进行综合分析。
5. 离子键相互作用离子键是由对极性化学成分分子中的亲电性分子或原子与负电性分子或原子引起的一种极强的相互作用。
离子键的形成与分子的极性有关,且通常会有更多的离子键结构出现。
这样的相互作用对于晶体结构的稳定有着重要性,同时也与化学反应相关。
二、分子间相互作用在生物学中的应用生物化学研究中,分子间相互作用尤其重要,生物分子中的化学反应和功能保持着各自的相互关系。
例如,蛋白质能够与DNA 相互作用,从而实现基因的开关功能;碳水化合物与蛋白质可以形成糖蛋白,从而实现生命过程中的能量传递;核酸与氨基酸分子则构成了复杂的生化反应网络。
三、分子间相互作用在物质科学中的应用物质科学中,分子间相互作用是物质性质的重要决定因素。
例如,在设计新型药物时,研究药物分子与受体之间的相互作用,可以更好地预测药物分子的药效和毒性;在发展新型塑料材料方面,研究分子链长度和分子结构的影响,控制分子链间的相互作用,有助于提高塑料的强度和韧性。
分子间作用力有哪些
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分子间作用力有哪些分子间作用力包括色散力、诱导力、取向力。
分子作用力产生于分子或原子之间的静电相互作用。
分子间作用力(1)色散力:瞬时偶极和瞬时偶极之间产生的吸引力。
瞬时偶极:由于分子在某瞬间正负电荷中心不重合所产生的一种偶极。
色散力普遍存在于一切分子之间。
(2)诱导力:由固有偶极和诱导偶极之间所产生的吸引力。
诱导偶极:由于分子受外界电场包括极性分子固有偶极场的影响所产生的一种偶极。
诱导力存在于极性分子与非极性分子之间;极性分子与极性分子之间。
(3)取向力:由固有偶极之间所产生的吸引力。
取向力只存在于极性分子与极性分子之间。
非极性分子与非极性分子间之间:只有色散力;非极性分子与极性分子之间:具有色散力和诱导力;极性分子与极性分子之间:具有色散力、诱导力和取向力。
分子间力(范德华力):色散力、诱导力和取向力的总称。
分子间力比一般化学键弱得多,没有方向性和饱和性。
三种力的关系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。
这三种类型的力的比例大小,决定于相互作用分子的极性和变形性。
极性越大,取向力的作用越重要;变形性越大,色散力就越重要;诱导力则与这两种因素都有关。
但对大多数分子来说,色散力是主要的。
实验证明,对大多数分子来说,色散力是主要的;只有偶极矩很大的分子(如水),取向力才是主要的;而诱导力通常是很小的。
极化率α反映分子中的电子云是否容易变形。
虽然范德华力只有0.4—4.0kJ/mol,但是在大量大分子间的相互作用则会变得十分稳固。
比如C—H在苯中范德华力有7kJ/mol,而在溶菌酶和糖结合底物范德华力却有60kJ/mol,范德华力具有加和性。
分子间的三种力
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分子间的三种力分子间的三种力是指分子之间相互作用的力,包括范德华力、离子键和氢键。
这些力在化学和生物学中起着重要的作用,影响着物质的性质和行为。
1. 范德华力范德华力是一种吸引力,它是由于分子之间电荷分布不均匀而产生的。
在一个分子中,电子围绕原子核运动,并形成一个电荷云。
这个电荷云并不总是均匀分布的,有时候会出现短暂的极性。
当两个非极性分子靠近时,它们之间会发生相互作用。
范德华力可以被分为两种类型:引力和斥力。
当两个非极性分子靠近时,它们的电荷云会发生重叠,形成一个共享区域。
这个共享区域导致了一个吸引力,在两个分子之间形成了一个临时偶极矩。
这种吸引力被称为范德华引力。
另一方面,当两个极性分子靠近时,它们之间会发生排斥作用。
这是因为它们的电荷云重叠,导致两个分子之间的斥力增加。
范德华力在物质的相变、溶解度、沸点和密度等方面起着重要作用。
它是液体和固体形成的基础,也是分子间相互作用的主要力量之一。
2. 离子键离子键是由正负电荷之间的吸引力形成的。
当一个或多个电子从一个原子转移到另一个原子时,它们会产生一个正离子和一个负离子。
这些离子通过静电吸引力相互吸引在一起,形成稳定的结构。
离子键通常发生在金属和非金属之间,因为金属倾向于失去电子而非金属倾向于获得电子。
这种电荷转移可以导致非金属原子带有负电荷,并形成负离子,而金属原子则带有正电荷,并形成正离子。
离子键是非常强大的化学键,因此具有高熔点和高沸点。
这也是为什么许多盐类物质在常温下呈固体状态的原因。
3. 氢键氢键是一种特殊类型的化学键,它是由于氢原子与较电负的原子(如氮、氧和氟)之间的相互作用而形成的。
在这种相互作用中,氢原子与一个带有部分负电荷的原子发生吸引力。
氢键通常发生在水分子、蛋白质和DNA等生物大分子中。
在水中,氧原子带有部分负电荷,而氢原子带有部分正电荷。
这导致了水分子之间的氢键形成,使得水具有高沸点、高表面张力和高溶解度等特性。
在蛋白质和DNA中,氢键起着稳定空间结构和保持功能活性的重要作用。
分子间力的种类与作用
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分子间的成键- 范德华力本页阐述两种较弱的分子间吸引力——范德华色散力和偶极子-偶极子吸引力。
如果你对氢键也有兴趣,可以点击它在页面底部的链接。
分子间的吸引力是什么?分子间成键与分子内成键的比较分子间的吸引力指的是分子与它邻近分子之间的吸引力。
而分子内的吸引力指的是维持单个分子结构的吸引力(譬如共价键)。
这两个词很相近,为了避免混淆,我们决定放弃使用"分子内"这一个词,它将不会再出现于本站中。
无论何种分子皆具有分子间的吸引力,只不过某些种类的分子其分子间的吸引力强一些,某些种类的分子其分子间的吸引力弱一些。
即使是氢(H2)这类分子间的吸引力非常弱小的分子,当分子的热运动减慢后,其分子间的吸引力也足以使分子聚集在一起形成液体,甚至是固体。
氢的分子间吸引力非常弱小,当温度下降到21 K (-252°C)之后,氢原子才能在分子间吸引力的作用下凝结为液体。
氦的分子间吸引力甚至更弱——当温度下降到4 K (-269°C)以后,才会在分子间吸引力的作用下凝结为液体。
范德华力:色散力色散力(本页将要介绍的两种范德华力中的一种)也叫“伦敦力” (第一个提出它的产生原因的人叫夫瑞斯·伦敦)。
范德华色散力的来源不断变动的偶极范德华色散力与电子的运动有关。
像氢原子这样电子对称分布的分子,我们找不出哪个方向上电子呆的时间多一些(或少一些)从而产生了局部的负电荷(或正电荷)。
但是,这一观点是建立在平均意义(统计)之上的。
上图表示的是一个电子对称分布的小分子——可能是H2分子,也有可能是Br2等分子。
颜色的均匀分布用来代表在平均意义(统计)上电子的均匀分布。
但电子在不断地变换其位置,在任何时刻,电子都可能位于分子的某一端,使那一端呈现- ,而分子的另一端便会由于临时的电子缺乏而呈现出+。
注意:"" (读做delta) 代表"略微" ——因此"+" 代表"略微带正电" 。
分子间相互作用
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分子间相互作用分子间相互作用是化学领域中的一个重要概念,它指的是不同分子之间的相互作用力。
这些相互作用力对于物质的性质、结构和产生的化学反应起着关键作用。
分子间相互作用可以分为三类:静电相互作用、范德华力和氢键。
静电相互作用是两个带电物体之间的相互作用力。
当两个带有相同电荷的物体靠近时,它们会互相排斥。
而当两个带有不同电荷的物体靠近时,它们会被吸引。
这种相互作用力对于离子间、分子离子间和离子和极性分子之间的相互作用非常重要。
范德华力是处于非极性分子之间的相互作用力,也被称为诱导力。
范德华力产生于两个非极性分子之间电子的瞬时偶极矩。
当一个分子的电子在某个时刻聚集在一侧,就会在另一个分子中诱导出偶极矩。
这种瞬时诱导相互作用会使得分子之间产生吸引力。
虽然每个瞬时偶极矩非常微小,但是由于分子中的电子不断运动,这种吸引力会在分子间持续不断地产生。
氢键是一种特殊的分子间相互作用力。
它是指一个氢原子与一个带有部分负电荷的原子(通常是氧、氮或氟)之间的相互作用。
在氢键中,氢原子与带有部分负电荷的原子之间形成了一个氢键桥。
氢键很强,但是它比共价键弱得多。
氢键对于生物分子的结构和功能至关重要,例如,DNA中的氢键是DNA分子双螺旋结构的稳定基础。
这些分子间相互作用力影响着物质的性质和化学反应。
例如,在液体和固体中,这些相互作用力会导致分子之间的临近排列,从而形成更紧密的结构。
这就解释了为什么固体通常比液体和气体更密集。
此外,分子间相互作用力还可以影响物质的熔点和沸点。
相互作用力越强,熔点和沸点就越高。
这是因为更多的能量需要克服分子间相互作用力,才能改变物质的物理状态。
分子间相互作用力还可以影响化学反应。
在许多化学反应中,反应物之间的相互作用力会影响反应的速率和产物的稳定性。
例如,在酸碱中和酶催化的反应中,分子间相互作用力可以促进反应的进行。
此外,通过精确控制分子间相互作用力,研究人员可以设计新的催化剂、药物和材料。
分子之间的作用力
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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。
分子间作用力和势能
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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。
分子间作用力
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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。
分子间的相互作用力
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分子间的相互作用力分子间的相互作用力是指不同分子之间相互吸引或排斥的力量。
这些力量在化学和生物分子中起着重要的作用,影响着分子的结构、性质和相互之间的相互作用。
下面将详细介绍分子间相互作用力的几种主要类型:范德华力、氢键、离子键、共价键和金属键。
1.范德华力:范德华力是一种临时性的吸引力,最常见的就是在非极性分子中的分子间相互作用。
范德华力是由于偶极矩在时间上的随机分布所引起的,这些偶极矩是由于电子的运动而产生的。
范德华力的大小与分子之间的距离和分子的极化程度有关。
当两个非极性分子之间的距离足够近时,它们之间会发生范德华力的相互作用。
2.氢键:氢键是一种特殊的范德华力,它是由于氢原子与高电负性原子(如氮、氧和氟)之间的相互作用而产生的。
氢键是较强的相互作用力,对于分子之间的结合、分子的性质和生命过程都具有重要的影响。
例如,水分子中的氢键是使水具有高沸点和高表面张力的原因之一3.离子键:离子键是由正负离子之间的静电吸引力形成的,通常涉及阳离子与阴离子之间的相互作用。
离子键是非常强的相互作用力,可以导致分子或晶体的形成。
离子键在很多物质中起着关键的作用,如盐、氯化钠等。
4.共价键:共价键是由于原子之间的共享电子而形成的。
在共价键中,原子之间通过共享电子来实现稳定的化学结合。
共价键的强度取决于原子之间的电负性差异和相互之间的距离。
共价键是化学反应中最常见的一种相互作用力。
5.金属键:金属键是金属原子之间的相互作用力,是原子通过电子在整个金属晶格中的自由运动而形成的。
金属键是金属具有良好导电性、热导性和延展性的原因之一除了上述几种主要的分子间相互作用力之外,还有其他一些次要的相互作用力,如静电相互作用、疏水作用和范德华斥力等。
静电相互作用是由于电荷之间的吸引或排斥而产生的。
疏水作用是水分子与非极性分子之间的相互作用力,是导致水溶液中水分子包围非极性分子形成水合物的原因之一、范德华斥力是由于电子云的重叠而产生的排斥力,是主要的范德华力作用的对立面。
分子间相互作用
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分子间相互作用分子间相互作用是指存在于分子之间的各种相互引力和排斥力。
这种相互作用是分子之间产生化学和物理性质的重要原因,对于各种物质的性质和行为有着重要的影响。
本文将介绍几种常见的分子间相互作用及其影响。
1. 静电相互作用静电相互作用是电荷间的吸引和排斥作用。
分子中的正电荷和负电荷之间会发生引力作用,使分子保持一定的结构和形状。
这种相互作用在离子晶体、极性分子和带电物质中尤为明显。
例如,在盐水中,正负电荷相互吸引形成离子晶体。
2. 范德华力范德华力是非极性分子之间的相互作用力。
它是由于电子云的偶极瞬时变化而产生的。
虽然非极性分子没有电荷,但它们的电子云会出现瞬时的偶极状况,从而在短暂时间内与周围分子产生相互作用力。
这种相互作用力在气体和液体中起着重要作用。
3. 氢键氢键是一种特殊的静电相互作用。
它通常发生在含有氮、氧、氟等带有高电负性的原子的分子之间。
这些原子中的电子云会形成极性分子,导致氢键形成。
氢键对于分子的结构、性质和功能具有重要影响。
例如,水分子通过氢键形成液态和固态,在生物体系中也起到了极为重要的作用。
4. 范德华排斥力在分子间相互作用中,范德华排斥力是分子间的斥力。
它是两个或多个分子的电子云相互重叠而产生的。
范德华排斥力的大小取决于分子间的距离和电子云的重叠程度。
这种排斥力使分子保持一定的间隔,维持着物质的体积。
综上所述,分子间相互作用是分子之间产生各种化学和物理性质的重要原因。
静电相互作用、范德华力、氢键以及范德华排斥力是常见的分子间相互作用方式,它们在物质的性质和行为中发挥着重要的作用。
深入理解和研究分子间相互作用对于物质科学和生物科学的发展具有重要意义。
分子间相互作用力及其影响生物结构
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分子间相互作用力及其影响生物结构简介:生物体内的各种生物结构是由分子组成的,分子间相互作用力对于生物结构的形成和稳定起着关键作用。
分子间相互作用力是指分子之间由于电荷分布引起的相互作用,有助于分子间的靠近和排斥。
本文将探讨分子间相互作用力的不同类型及其对生物结构的影响。
1. 静电相互作用力静电相互作用力是由于分子中正负电荷之间的相互作用而产生的吸引力或排斥力。
在生物体内,离子间相互作用力起着重要作用,尤其是在蛋白质的折叠和核酸的稳定中。
例如,蛋白质的结构通常通过阳离子和阴离子之间的电荷相互作用来稳定。
此外,离子间相互作用力还可以影响酶的活性、膜通透性以及细胞的信号传递等生物过程。
2. 范德华力范德华力是分子间的一种相对较弱的吸引力,分为两种类型:极化范德华力和分散(London)力。
极化范德华力是由于分子部分带电所产生的相互作用力,而分散力是由于瞬时电荷引起的。
这些力在生物体内起到维持分子间距的作用,在蛋白质和核酸的结构稳定中发挥重要作用。
范德华力还可通过蛋白质和受体之间的相互作用来调节信号传导、配体结合等生物过程。
3. 氢键氢键是一种较强的分子间作用力,通常是由带有部分正电荷的氢原子与带有部分负电荷的氧、氮或氟原子之间的相互作用引起的。
氢键在生物体内广泛存在,对于生物分子的稳定和结构的形成至关重要。
例如,蛋白质和核酸中的氢键是维持它们的空间结构和功能的关键。
氢键还参与了DNA的双链结构、蛋白质的二级和三级结构以及酶的催化作用等生物过程。
4. 疏水作用疏水作用是指非极性分子在水中的排斥作用。
由于水的极性,非极性分子倾向于聚集在一起,从而减少与水相互作用的表面积,形成疏水核。
在生物体内,疏水作用对于蛋白质和脂质的结构和聚集起着关键作用。
疏水作用帮助蛋白质折叠为稳定的三维结构,并在细胞膜中形成脂质双层。
结论:分子间相互作用力是维持生物结构形成和稳定的重要因素。
不同类型的相互作用力协同作用,使得生物体的分子能够形成复杂的结构,并展现出特定的生物功能。
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分子间作用力的种类
分子间作用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。
分子间作用力可以分为以下三种力。
(1)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。
(2)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。
诱导偶权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。
同样,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矩增大,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。
(3)色散力
非极性分子之间也有相互作用。
粗略来看,非极性分子不具有偶极,它们之间似乎不会产生引力,然而事实上却非如此。
例如,某些由非极性分子组成的物质,如苯在室温下是液体,碘、萘是固体;又如在低温下,222H O N 、、和稀有气体等都能凝结为液体甚至固体。
这些都说明非极性分子之间也存在着分子间的引力。
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,也即正、负电荷重心发生了瞬时的不重合,从而产生瞬时偶极。
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。
虽然,瞬时偶极存在时间极短,但上述情况在不断重复着,使得分子间始终存在着引力,这种力可从量子力学理论计算出来,而其计算公式与光色散公式相似,因此,把这种力叫做色散力。
总结以上所述,分子间作用力的来源是取向力、诱导力和色散力。
一般说来,极性分子与极性分子之间,取向力、诱导力、色激力都存在;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。
这三种类型的力的比例大小,决定于相互作用分子的极性和变形性。
极性越大,取向力的作用越重要;变形性越大,色散力就越重要;诱导力则与这两种因素都有关。
但对大多数分子来说,色散力是主要的。
分子间作用力的大小可从作用能反映出来。
表1—1列出了某些分子的三种分子间的作用能的大小。
表 一些分子的分子间作用能的分配
分子间作用力和氢键
相邻原子间的强烈作用力称为化学键,分子与分子间则有比较弱的作用力,一般在10kJ·mol-1以下。
共价键的键能是102数量级,而离子键晶格能则是102~103数量级。
极性分子是一种偶极子,具有正负两极。
当它们靠近到一定距离时,就有同极相斥,异极相吸的静电引力,但这种引力比离子键的晶格能弱得多。
极性分子与非极性分子之间作用力则是由极性分子偶极电场使邻近的非极性分子发生电子云变形(或电荷位移)而相互作用产生的,如O2(或N2)溶于水中,O2和H2O分子间的作用力就是这种情况。
非极性分子与非极性分子之间的作用力来自电子在不停运动瞬间总会偏于这一端或那一端而产生的瞬间静电引力。
原子半径越大越容易产生瞬间静电引力。
稀有气体是单原子分子,这是典型的非极性分子,它们的液化过程,就是靠这种瞬间静电引力。
由氦(He)到氙(Xe)半径依次递增,瞬间的静电作用力也依次递增,沸点依次升高。
如沸点、熔点、粘度、表面张力等都与此有关。
氢键是一种特殊的分子间作用力,其能量约在10~30kJ·mol-1间。
F,O,N电负性很强,与H形成的共价键显较强极性,共用电子对偏于F或O或N这边而使其为负极,H 则为正极。
当另外一个电负性强的原子接近H时,就会产生静电引力。
氢原子和电负性强的X原子形成共价键之后,又与另外一个电负性强的Y原子产生较弱的静电引力,这种作用力叫氢键。
可以表示为
X—H…Y
如第ⅥA族氧(O)、硫(S)、硒(Se)、碲(Te)的氢化物的沸点递变规律,由H2Te,H2Se 到H2S,随分子量的递减,分子的半径递减;随分子间作用力的减小,沸点递减。
但分子量最小的H2O的沸点却陡然升高,见图。
这是因为氧的电负性很强,H2O分子间形成了O-H…O氢键,所以H2O分子间作用力大于同族其他氢化物。
ⅦA和ⅤA族氢化物沸点的变化规律中,HF和NH3也显得特殊,这也是因为形成了F—H…F和N—H…N氢键。
H2O,HF,NH3分子间的氢键,在固态、液态都存在,它们许多特性都可以用氢键概念加以解释。
例如绝大多数物质的密度,总是固态大于液态的,但H2O在0℃附近的密度却是液态大于固态
的。
这是因为固态H2O(冰)分子间存在O-H…O氢键,使它具有空洞结构,此时冰的密度就小于水,所以冰可浮于水面。
用上述这些简单的无机分子为例容易说明氢键的概念,但这个概念的重要性却体现在生命化学中。
生物体内存在各式各样的氢键。
氨基酸是组成蛋白质的基石,它的官能团是
,其中O和N都可以形成氢键,一个分子的羰基氧()和另一个分子的氨
基(NH2—)氮间可形成C=O…H-N氢键。
DNA双螺旋结构中也有大量氢键相连而成稳定的复杂结构。
分子间氢键与分子内氢键
氢键可分为分子间氢键与分子内氢键两大类。
一个分子的X—H键与另一个分子的Y 相结合而成的氢键,称为分子间氢键。
例如,水、甲酸、乙酸等缔合体就是通过分子间氢键而形成的。
除了这种同类分子间的氢键外,不同分子间也可形成氢键,例如:
根据红外光谱的研究结果,表明分子间氢键一般是成直线型(其理由见前面氢键的方向性的论述)。
由于这样,水结成冰其晶体为四面体构型。
即每一个水分子,位于四面体中心,在它周围有四个水分子,分别以氢键和它相连。
在某些分子里,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,即:
这种一个分子的X—H键与它内部的Y相结合而成的氢键称为分子内氢键。
红外吸收光谱表明,由于受环状结构中其他原子的键角限制,分子内氢键X —H …Y 不能在同一直线上(一般键角约为150°左右)。
分子内氢键的形成会使分子钳环化。
分子间作用力与物质的一些性质的关系
(1)分子间作用力与物质的沸点和熔点
气体分子能够凝结为液体和固体,是分子间作用力作用的结果。
分子间引力越大,则越不易气化,所以沸点越高,气化热越大。
固体熔化为液体时也要部分地克服分子间引力,所以分子间引力较大者,熔点较高,熔化热较大。
①稀有气体和一些简单的对称分子的沸点和熔点随相对分子质量增大而升高。
在稀有气体的原子里,电子云和核之间经常产生瞬时的相对位移,因而产生瞬时偶极,这样便产生了原子间的引力。
从He 至Rn 随着原子序数增加,原子核与最外层的电子联系相应减弱,相应的原子的极化率(在单位电场强度下,由分子极化而产生的诱导偶极矩,用μ表示)也增加,因而加强了色散力。
这样一来,就增加了原子间的相互吸引力,所以相对原子质量越大,极化率越大,色散力也越大,反映在沸点上随相对原子质量增大而升高。
②同系物的沸点和熔点,随相对分子质量增大而升高,这是因为同系物的偶极矩大致相等,电离能也大致相等。
所以分子间引力的大小主要决定于极化率α的大小。
由于在同系物中相对分子质量越大的极化率也越大,因此沸点和熔点也就越高。
③同分异构体的极化率α相等,所以偶极矩越大的分子,分子间作用力越大,沸点越高。
表 同分异构体的偶极矩与沸点
液体的互溶以及固态、气态的非电解质在液体里的溶解度都与分子间力有密切的关系。
例如,非极性分子组成的气体像稀有气体、2H 、2O 、2N 和卤素等溶于非极性液体,主要是由于溶质分子与溶剂分子之间色散力的作用;至于溶解于极性溶剂里,虽然有诱导力等,但仍然是色散力起主要作用。
因此,溶质或溶剂(指同系物)的极化率增大,溶解度增大,尤其当溶质和溶剂的极化率都增大时,这种效应更为明显。
极性溶剂的缔合作用主要是偶极间的相互作用,此种作用比溶质与溶剂分子间的诱导力大得多,所以非极性溶质在极性溶剂里的溶解度一般是很小的,这也就是平常所说的“相似相溶”的根据之一。
除上述一些性质外,分子间作用力还决定着物质的熵效应、气化热、粘度、表面张力、物理吸附作用,等等。