1-6 分子间力和氢键.ppt

* 第一章 物质结构基础 帮助 返回 下页 上页 §1–6 分子间力和氢键 一、分子的极性 非极性分子 分子中正、负电重心重合的分子； 极性分子 分子中正、负电重心偏离的分子。 双原子分子的极性，取决于键的极性，例如 由非极性键结合的 H2、Cl2、N2等分子为非极性分子； 多原子分子的极性，主要取决于分子的对称性。 由极性键结合的HF、HCl、HBr、CO等分子为极性分子。 见表1-5。 表1-5 多原子分子的极性 CO2，CS2，BeCl2，HgCl2 H2O，H2S，SO2 HCN BF3，BCl3，BBr3，BI3 NH3，NF3，PCl3，PH3 CH4，CCl4，SiH4，SnCl4 CH3Cl，CHCl3 非极性 极性 极性 非极性 极性 非极性 极性 直线形 弯曲形 直线形 平面三角形 三角锥形 正四面体 四面体 三原子分子 ABA ABA ABC 四原子分子 AB3 AB3 五原子分子 AB4 AB3C 实 例 分子极性 空间构型 分子类型 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 μ=qd （1-1） 非极性分子μ=０；极性分子μ＞０，μ越大，分子的 极性越大。 实验测得，CS2分子μ=０，H2S分子的偶极矩 为3.63×10－30C·m，试据此推断上述二分子的构型。 答：CS2分子为直线形，H2S分子为“V”形 二、分子间力 【实例分析】NH3、CO2、Cl2等气体，在一定条件下可以凝聚成液体或固体。 这表明分子之间还存在着一种相互吸引的作用力，称为分子间力或范德华（J．D．Van der walls，荷兰物理学家）力。分子间力的本质是静电引力，其产生与分子的极性和极化有关。 1．分子间力 （1）取向力 因固有偶极的取向（见图1-17）而产生的分子间力。 图1-17 极性分子取向示意图 取向力只存在于极性分子之间。 （2）诱导力 固有偶极与诱导偶极间的作用力，见图1-18。 图1-18 极性分子诱导非极性分子示意图 分子在电场中产生诱导偶极的过程，称为分子极化。 取向力存在于极性分子与极性分子、非极性分子之间。 （3）色散力 由瞬时偶极之间的作用而产生的分子间力。 见图1-19。 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 （1）对物质熔、沸点的影响 通常，组成、结构相似的分子，随相对分子质量的增大，熔、沸点升高。例如 稀有气体 He、Ne、Ar、Kr、Xe 卤素单质 F2、Cl2、Br2、I2 卤化硼 BF3、BCl3、BBr3、BI3 卤素氢化物 HCl、HBr、HI 熔、沸点依次 升高 （2）对溶解性的影响 符合“相似相溶”规律。即 “结构相似的物质，易于相互溶解”；“极性分子易溶于极性溶剂之中，非极性分子易溶于非极性分子之中”。 该规律是选择合适溶剂进行溶解或萃取分离的依据。 例如，结构相似的乙醇（CH3CH2OH）和水(HOH)可以互溶；非极性的碘（I2）单质，易溶于非极性的四氯化碳（CCl4）溶剂中，而难溶于水。 三、氢键 【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 238 206 188 293 沸点/K 222 186 159 190 熔点/K HI HBr HCl HF 卤化氢 这是由于HF分子间除了范德华力外，还存在着另一种特殊的作用力，这就是氢键 氢键的本质也是静电引力。 1．氢键的形成 如图1-20所示 ，HF中存在缔合分子（HF）n。 图1-20 HF分子间氢键示意图 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。 氢键也可以在不同分子间形成，还可以在某些分子内形成。 如图1-21