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主題十二：分子間的作用力和晶體 分子間的作用力 一、分子間作用力的種類 分子間作用力 二、凡得瓦力 1. 類別 偶極－偶極力 偶極－誘導偶極力 分散力 定義 在極性分子內的原子，對電子雲的拉力不同，而形成的相對帶正、負電的情形（δ＋與δ－）。這些δ＋與δ－間即有庫侖力作用。 非極性分子電子雲分布均勻，但與極性分子靠近時，受到靜電感應，非極性分子會瞬間發生暫時性的極化，因而與極性分子形成一種吸引力 非極性分子瞬間產生偶極而極化鄰近分子的電子雲，產生新的瞬間誘導偶極後所形成的一種吸引力 作用對象 極性分子對極性分子 極性分子對非極性分子 非極性分子對非極性分子 圖示 實例 HF-HF、SO2-SO2等 HCl-O2、H2O-CO2等 Ar-Ar、N2-O2等 三、影響凡得瓦力的因素及與熔、沸點的關係 1. 熔、沸點與分子大小的關係：元素或非極性分子，分子量愈大者，電子數愈多，電子雲較易極化，通常分散力較大，沸點較高。：bp：Kr＞Ar＞Ne＞He　　bp：F2＜Cl2＜Br2＜I2 　　例外：bp：H2＞He（兩者的電子數雖然相同，但He為單原子，故分子面積較小，作用力較 小，∴bp較低。） 2. 熔、沸點與分子形狀的關係： (1) 沸點：與極性（極性優先）或接觸面積相關。極性較大者，偶極偶極力強，bp高。：bp：CON2（非極性），分子量均為8。　　丙酮CH3COCH3）＞丁烷C4H10），分子量均為58，如下圖示 (2) 熔點：與對稱性相關。分子形狀較為對稱（較具球形）者，堆疊的較緊密，熔點較高。一般用在同分異構物或分子量相近的化合物上。：bp：正戊烷異戊烷新戊烷　　mp：新戊烷正戊烷異戊烷，如右圖示。bp：鄰二甲苯間二甲苯對二甲苯極性　　mp：對二甲苯鄰二甲苯間二甲苯對稱性 (3)順反異構物：一般而言，順反異構物的bp為順反極性，mp則為反順對稱性。：bp：順1,2-二氯乙烯反1,2-二氯乙烯mp：反1,2-二氯乙烯順1,2-二氯乙烯　　但丁烯二酸，均為反順，這是因為式有分子氫鍵，故造成不管bp或mp均。），若與另一高電負度的原子（設為Y）接近時，分子間即形成氫鍵。 2. 形成氫鍵的條件是： (1)間之鍵偶極足夠大，使H原子的部分正電荷足夠大。 (2) Y原子的電負度很大。 (3) Y原子有未共用的電子對。 3. 鍵能：共價鍵：氫鍵：凡得瓦力100：10：1。 4. 氫鍵種類 (1) 分子間氫鍵（含O－H、N－H、H－F結構者） ① 無機物：HF、、、HCN、、、……等含氧酸。 ②有機物：ROH、RCOOH、、、、丁烯二酸、醣類、耐綸66。 (2) 分子內氫鍵 ① 順－丁烯二酸： ② 鄰位的苯衍生物：鄰苯二酚、鄰苯二甲酸、鄰氟酚、鄰硝基酚、鄰羥基苯甲醛（柳醛）、柳酸……。 ③ 醯胺鍵或肽鍵的聚合物，如蛋白質、耐綸。 ④丙二酸。 (3) 特殊氫鍵 ① 氰化氫分子間： ② 氯仿與丙酮分子間： ③ 化合物中有離子鍵、共價鍵及氫鍵。 5. 氫鍵的影響 (1) 沸點 ①使分子物質之熔點和沸點升高。 VA族、族、A族氫化物之熔、沸點，因、、HF形成 ② 同分異構物中，有分子間氫鍵者沸點較高。 Ex：( (反－丁烯二酸順－丁烯二酸 (分子間氫鍵) (分子內氫鍵) (2) 溶解度 低分子量的醇、羧酸、胺、醛、酮等均易溶於水。 (3) 黏滯性 (丙三醇，俗名甘油)(乙二醇)(乙醇) (4) 結構 ① 具有氟－氫鍵，其他鹵素則不存在。 ② HF、醋酸可藉分子間氫鍵產生偶合現象。 ③ 蛋白質藉分子內氫鍵的作用，形成螺旋結構，加熱或加酒精後，則螺旋結構被破壞（蛋白質變性）。 ④ 的氫鍵影響水的性質。 (水結冰體積變大。 (水的高表面張力。 (水的毛細現象。 晶體 一、結晶固體分類 結晶固體的種類與其性質，如下表所示： 種 類 組成 粒子 粒子間 作用力 性質 例子 分子 固體 原子或 分子 分散力、偶極－偶極力、氫鍵 質軟，沸點不高，熱與電的不良導體 、 (乾冰) (蔗糖) 共價網 狀固體 以共價鍵鍵結的原子 共價鍵 硬度大，熔點高，大部分是熱與電的不良導體 (鑽石) (石英) 離子 固體 正、負離子 離子鍵 質地硬、脆，熔點高，熱與電的不良導體 鹽類， 例如：、 金屬 固體 原子 金屬鍵 硬度與熔點之範圍大，熱與電的良導體 金屬元素， 例如：、、、 二、分子固體 分子晶體的沸點與熔點 1. 沸點 (1) 分子間引力愈大，沸點愈高，分子間引力大小判斷通則： 具氫鍵分子＞較大分子＞極性分子＞非極性分子 沸點： (2) 分子的接觸面積愈大者，分散力愈大，沸點較高。 沸點：正戊烷＞異戊烷