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常言道,下雪不冷化雪冷,这是因为冰雪融化需要吸热,我们还知道水吸热还能变成水蒸气,这说明分子之间存在着相互作用力,也就是我们在必修阶段学习过的范德华力和氢键。
分子间作用力
物质的分子之间存在着相互作用力,这类分子间作用力被称为范德华力。
范德华力无方向性和饱和性,只要分子周围的空间允许,分子总是尽可能多的吸引其他分子,使许多物质能以一定的凝聚态(固态和液态)存在。
范德华力的实质是电性引力,强度很弱,比化学键的键能小1-2个数量级。
分子
HCl
HBr
HI
Ar
CO
共价键键能(kJ∙mol-1)
431.8
366
298.7
无
745
范德华力(kJ∙mol-1)
21.14
23.11
26.00
8.50
8.75
约翰尼斯·迪德里克·范·德·瓦耳斯
(JohannesDiderikvanderWaals)
分子间作用力
物质特点
影响规律
具体实例
(熔、沸点)
组成和结构相似
随着相对分子质量的增大→范德华力增大→熔、沸点升高
F2Cl2Br2I2
相对分子质量接近
分子的极性越小→范德华力越小→熔、沸点越低
F2CO
分子
HCl
HBr
HI
Ar
CO
共价键键能(kJ∙mol-1)
431.8
366
298.7
无
745
范德华力(kJ∙mol-1)
21.14
23.11
26.00
8.50
8.75
相对分子质量接近、极性也相似的分子,分子的对称性越强,范德华力越弱,如正丁烷异丁烷,邻二甲苯间二甲苯对二甲苯。
分子间作用力
根据范德华力的相关知识,H2O和H2S的组成和结构相似,相对分子质量H2O比H2S的小,因此水分子间的范德华力更弱,熔沸点应该要更低,为何实际上H2O的沸点比H2S的高得多?
水分子的O-H中,共用电子对强烈地偏向O,使得H几乎成为“裸露”的质子,所以其显正电性,它能与另一个水分子中相对显负电性的O的孤电子对产生静电作用,大大加强了水分子之间的作用力,使水的熔、沸点较高。
δ+
δ-
…
分子间作用力
氢键:由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子(如水分子中的氢)与另一个电负性很大的原子(如水分子中的氧)之间的作用力。
表示方法:氢键通常用A—H…B表示,其中A、B为N、O、F,A、B可以相同也可以不相同,“—”表示共价键,“…”表示形成的氢键。
氢键本质上也是一种静电作用,因此也不属于化学键,而是特殊的分子间作用力,因此影响的也是物质的物理性质,其键能比化学键弱,比范德华力强。
分子间作用力
氢键的特征:
①方向性,X—H…Y三个原子一般在同一方向上,因为在这样的方向上成键两原子电子云之间的排斥力最小,形成的氢键最强,体系最稳定。
②饱和性,每一个X一H只能与个Y原子形成氢键,因为H原子半径很小,再有一个原子接近时,会受到X、Y原子电子云的排斥。
水分子间形成以一个水分子为中心的正四面体结构,故每个水分子与相邻四个水分子形成四个氢键,而二个水分子共一个氢键,故一个水分子可形成二个氢键。
分子间作用力
分子间可以存在氢键,分子内也可以存在氢键。
氢键对物质性质的影响:
影响物质的熔、沸点,分子间氢键使物质熔、沸点升高,例如H2O、NH3、HF等物质的熔沸点反常高,分子内氢键使物质熔、沸点降低,如沸点对羟基苯甲醛邻羟基苯甲醛;
影响物质的溶解度,溶剂和溶质之间形成氢键使溶质的溶解度增大,如氨、甲醇、甲醛、甲酸等易溶于水;
影响物质的密度,在冰中水分子间以氢键互相联结,形成相当疏松的晶体,从而在结构中有许多空隙,造成体积膨胀,密度减小。
分子间作用力
物质溶解度的影响因素:
①外界因素,主要有温度、压强等;
②氢键,溶剂和溶质之间的氢键作用力越大,溶解度越大;
③分子结构的相似性,溶质和溶剂的分子结构相似程度越大,其溶解度越大,如乙醇与水互溶,而戊醇在水中的溶解度明显减小。
相似相溶原理:
非极性溶质一般能溶于非极性溶剂,极性溶质一般能溶于极性溶剂,如蔗糖和氨易溶于水,难溶于四氯化碳;萘和碘易溶于四氯化碳,难溶于水。
分子的手性
我们知道,双手是呈镜像对称,但不能绝对重合的,那分子之间有没有这种性质呢?
手性异构体:具有完全相同的组成和原子排列的一对分子,如同左手与右手一样互为镜像,却在三维空间里不能叠合,互称手性异构体(或对映异构体)。
手性分子:具有手性异构体的分子。
手性分子的判断:
(1)判断方法:有机物分子中是否存在手性碳原子。
(2)手性碳原子:有机物分子中连有四个各不相同的原子或基团的碳原子。如果R1、R2、R3、R4互不相同,则是手性碳原子。
微粒间作用力的判断以及对性质的影响
共价键类型的判断
①根据成键元素判断:同种元素的原子之间形成的是非极性键,不同元素的原子之间形成的是极性键。
②根据原子间共用电子对数目判断:单键、双键或三
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