分子间作用力和氢键-课件.pptx

1、分子间力分子间力和氢键和氢键化学键与物质结构化学键与物质结构由于共价键分为极性键和非极性键，给共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。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，这种分当分子中正、负电荷重心重合时，这种分子叫做子叫做非极性分子非极性分子。正、负电荷重心不重合的。正、负电荷重心不重合的分子叫做分子叫做极性分子极性分子或偶极分子。或偶极分子。分子分子的极性的极性化学键与物质结构化学键与物质结构H2OCO2化学键与物质结构化学键与物质结构由由非极性键非极性键组成的分子一定是非极性组成的分子一定是非极性分子分子 如：如：H2，O2由由极性键极性键

2、组成组成的的双原子分子双原子分子一定是非极性一定是非极性分子分子 如：如：HF,但是由但是由极性键极性键组成的组成的多原子分子多原子分子可能是极性分子，可能是极性分子，也可能是非极性也可能是非极性分子分子如如：CO2，CH4 是非极性分子是非极性分子 H2O 是极性是极性分子分子分子极性和键极性的关系分子极性和键极性的关系还取决于分子组还取决于分子组分和空间结构分和空间结构分子极性的分子极性的大小大小常用常用偶极矩偶极矩来衡量。分子中正来衡量。分子中正(或负或负)电荷重心上的电荷量电荷重心上的电荷量(q)与正、负电荷重心间的与正、负电荷重心间的距离距离(d)的乘积叫做偶极矩的乘积叫做偶极矩。q

3、 d分子偶极矩的数值可由分子偶极矩的数值可由实验测得实验测得。偶极矩是一。偶极矩是一个矢量，方向从正极到负极。数量级为个矢量，方向从正极到负极。数量级为10-30 C m。习惯上把习惯上把“德拜德拜”作为偶极矩的单位，用作为偶极矩的单位，用D表示。表示。化学键与物质结构化学键与物质结构3.33564 C m偶极矩偶极矩 0 d 0，该分子是非极性分子；，该分子是非极性分子；0，则分子为极性分子。分子的，则分子为极性分子。分子的越大，极性越强。越大，极性越强。化学键与物质结构化学键与物质结构分子的极化分子的极化 化学键与物质结构化学键与物质结构分子的极化：分子的极化：在外电场作用下，无论极性分子

4、还是非极在外电场作用下，无论极性分子还是非极性分子，它们的形状均发生变化，从而使它们的正、负性分子，它们的形状均发生变化，从而使它们的正、负电荷重心均发生变化，产生偶极矩增大的过程称为分子电荷重心均发生变化，产生偶极矩增大的过程称为分子的极化的极化极化极化力力：外加电场使分子变形外加电场使分子变形的能力的能力变形力变形力：分子在分子在外加电场作用下，发生变形的能力外加电场作用下，发生变形的能力分子体积越大，分子体积越大，变形性越大变形性越大化学键与物质结构化学键与物质结构固有偶极：固有偶极：极性分子在无外电场的作用下，本身就有偶极性分子在无外电场的作用下，本身就有偶极，该种偶极称为固有偶极极，

5、该种偶极称为固有偶极诱导诱导偶极：偶极：分子在外电场的作用下，增大的偶极，称为分子在外电场的作用下，增大的偶极，称为固有诱导偶极固有诱导偶极瞬间瞬间偶极：偶极：由于分子中电子的运动和原子核的振动，使由于分子中电子的运动和原子核的振动，使分子在某一瞬间的正负电荷中心不重合而产生偶极矩分子在某一瞬间的正负电荷中心不重合而产生偶极矩分子间力分子间力是决定物质是决定物质(由分子所组成由分子所组成)的的沸点沸点、熔熔点点和和溶解度溶解度等性质的重要因素。等性质的重要因素。分子间力分子间力和氢键和氢键化学键与物质结构化学键与物质结构分分子子间间力力取向力取向力诱导力诱导力色散力色散力范范德德华华力力1、取

6、向、取向力力 化学键与物质结构化学键与物质结构一个分子的永久一个分子的永久偶极偶极与另一个分子的永久偶极与另一个分子的永久偶极之间的之间的相互作用力相互作用力称为称为取向取向力力。取向力取向力发生在发生在极性分子极性分子和和极性极性分子分子之间之间。分子极性越大，分子极性越大，取向力越大取向力越大2、诱导、诱导力力化学键与物质结构化学键与物质结构一个分子的永久一个分子的永久偶极偶极与另一个分子的诱导偶极与另一个分子的诱导偶极之间的之间的相互作用力称为相互作用力称为诱导力诱导力。诱导力发生在诱导力发生在极性分子极性分子和和非极性分子、极性分子非极性分子、极性分子之间之间。极性分子的偶极矩极性分子

7、的偶极矩越大，被诱导分子越大，被诱导分子的变形性越大，诱的变形性越大，诱导力越大导力越大10:483、色散力色散力化学键与物质结构化学键与物质结构一个分子的瞬间偶极与另一个分子的瞬间偶极一个分子的瞬间偶极与另一个分子的瞬间偶极之间的之间的相互作用力相互作用力称为称为色散色散力力。色散力色散力发生发生在各种分子之间，并且是范德华力的主要形式。在各种分子之间，并且是范德华力的主要形式。分子变形性越分子变形性越大，色散力越大，色散力越大大10:48分子间力具有以下特性：分子间力具有以下特性：(1)它是存在于分子间的一种它是存在于分子间的一种电性作用力电性作用力。(2)作用能的作用能的大小大小只有几个

8、千卡摩尔，比化学键只有几个千卡摩尔，比化学键能能(约为约为30150千卡摩尔千卡摩尔)小一二个数量级。小一二个数量级。(3)作用力的作用力的范围范围很小。三种分子间力都与分子间很小。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。子间力迅速减弱。(4)一般一般没有方向性没有方向性和和饱和性饱和性。(5)在三种作用力中，在三种作用力中，色散力色散力是主要的，诱导力通是主要的，诱导力通常很小，只有少数极性较大常很小，只有少数极性较大(如水、氨如水、氨)的分子之的分子之间，取向力才占一定的比例或占优势。间，取向力才占一定的比例

9、或占优势。化学键与物质结构化学键与物质结构 物质结构基础（物质结构基础（5）10:48化学键与物质结构化学键与物质结构非极性分子之间一般只考虑色散力非极性分子之间一般只考虑色散力极性分子与非极性分子之间一般只考虑色散力极性分子与非极性分子之间一般只考虑色散力极性分子与极性分子之间一般只考虑色散力和取向力极性分子与极性分子之间一般只考虑色散力和取向力一般而言：分子间作用力增大，物质的熔一般而言：分子间作用力增大，物质的熔点、沸点、溶解度均增大点、沸点、溶解度均增大化学键与物质结构化学键与物质结构10:48氢原子与电负性大的氢原子与电负性大的X原子以共价键结合以后，它原子以共价键结合以后，它还可以

10、和另一个电负性大的还可以和另一个电负性大的Y原子产生吸引力，这种吸原子产生吸引力，这种吸引力叫做氢键。引力叫做氢键。一个分子的一个分子的HX与另一个分子中的与另一个分子中的Y（Y和和X可以是可以是相同的元素相同的元素)相结合而成的氢键叫做相结合而成的氢键叫做分子间氢键分子间氢键。同一分子内部的同一分子内部的XH与与Y相结合而成的氢键，叫做相结合而成的氢键，叫做分子内氢键分子内氢键。氢键氢键化学键与物质结构化学键与物质结构10:48氢键的特点：氢键的特点：氢键具有方向性和饱和性。氢键具有方向性和饱和性。方向性：方向性：在形成分子间氢键时在形成分子间氢键时XH与与Y在同在同一直线上，这样成键可使一

11、直线上，这样成键可使X与与Y的距离最远，的距离最远，两原子电子云之间的斥力最小所形成的两原子电子云之间的斥力最小所形成的氢键最强，体系更稳定。氢键最强，体系更稳定。化学键与物质结构化学键与物质结构10:48氢键的特点：氢键的特点：饱和性：饱和性：每一个每一个XH只能与一个只能与一个Y原子形成氢键。原子形成氢键。氢键的强弱与氢键的强弱与X和和Y的电负性有关，电负性越大，的电负性有关，电负性越大，则氢键越强；则氢键越强；氢键的强弱还与氢键的强弱还与X和和Y的原于半径大小有关。半的原于半径大小有关。半径越小形成的氢键越强。径越小形成的氢键越强。X原子的电负性在很大程度上要受到邻近原子的原子的电负性在

12、很大程度上要受到邻近原子的影响。影响。化学键与物质结构化学键与物质结构10:48氢键对化合物性质的影响氢键对化合物性质的影响能够形成氢键的物质是很广泛的，如水、醇、能够形成氢键的物质是很广泛的，如水、醇、羧酸、无机酸、氨、胺、等。在生物过程中具有意义羧酸、无机酸、氨、胺、等。在生物过程中具有意义的蛋白质、脂肪、糖等基本物质都含有氢键的蛋白质、脂肪、糖等基本物质都含有氢键。分子间氢键分子间氢键的形成可使物质的的形成可使物质的熔点熔点和和沸点沸点显著显著升高。升高。化合物化合物HFHClHBrHI沸点（）-19.9-85.0-66.7-35.4化学键与物质结构化学键与物质结构10:48 氢键的形成

13、对物质的氢键的形成对物质的溶解度溶解度有一定的影响。有一定的影响。在极性溶剂中，如果溶质分子和溶剂分子之在极性溶剂中，如果溶质分子和溶剂分子之间可以形成间可以形成分子间氢键分子间氢键，则溶质的溶解度增大。，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例如，氨、丙酮和乙酸等溶质分子中有电负性较大的原子性较大的原子N或或O等，可以和水中的等，可以和水中的OH形形成氢键，这些物质都易溶于水。成氢键，这些物质都易溶于水。如，一体积的水在如，一体积的水在20 时能够溶解时能够溶解700体积体积的氨。的氨。化学键与物质结构化学键与物质结构10:48 氢键的形成对物质的氢键的形成对物质的溶解度

14、溶解度有一定的影响。有一定的影响。如果溶质分子能够形成如果溶质分子能够形成分子内氢键分子内氢键，则在极，则在极性溶剂中的溶解度减小，而在非极性溶剂中的性溶剂中的溶解度减小，而在非极性溶剂中的溶解度增大溶解度增大。化学键与物质结构化学键与物质结构化学键与物质结构化学键与物质结构化学键与物质结构化学键与物质结构 离子极化离子极化离子的极化力：离子的极化力：任何离子对另一个离子而言都相当于外电场任何离子对另一个离子而言都相当于外电场离子的变形性：离子的变形性：任何离子都能在另一个离子影响下变形任何离子都能在另一个离子影响下变形阳离子阳离子阴离子阴离子极化力极化力变形性变形性离子电荷越多，极化力越强离

15、子电荷越多，极化力越强外层电子构型相似，半径越小，外层电子构型相似，半径越小，极化力越强极化力越强不同电子构型，极化能力不同不同电子构型，极化能力不同离子半径越小，变形性越离子半径越小，变形性越大大复杂阴离子一般变形性较小复杂阴离子一般变形性较小化学键与物质结构化学键与物质结构对于离子化合物，阳离子电荷数越大，半径越小，阴离子对于离子化合物，阳离子电荷数越大，半径越小，阴离子电荷数越大，半径越大，则离子间的极化越强电荷数越大，半径越大，则离子间的极化越强l离子极化作用的结果离子极化作用的结果 键型过渡键型过渡(离子键向共价键过渡离子键向共价键过渡)离子间极化越强，核离子间极化越强，核间距缩短间

16、距缩短如：如：AgF AgCl AgBr AgI 离子键离子键过渡型过渡型 过渡型过渡型 共价键共价键化学键与物质结构化学键与物质结构离子间极化越强，物质熔点、沸离子间极化越强，物质熔点、沸点就越低点就越低离子间极化越强，物质颜色越深离子间极化越强，物质颜色越深化学键与物质结构化学键与物质结构 晶体晶体内部的原子、分子、离子等质点有规则排列的一内部的原子、分子、离子等质点有规则排列的一类固体物质统称为晶体类固体物质统称为晶体晶晶体体离子晶体离子晶体原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体金属晶体金属晶体化学键与物质结构化学键与物质结构 晶体晶体一般而言：三种晶体在熔点、沸点、硬度上有：一般而言：三种晶体在熔点、沸点、硬度上有：原子晶体原子晶体 离子晶体离子晶体 分子晶体分子晶体