§6-4分子间力与氢键 )分子间作用力 分子间作用力如何产生? 我们知道,对于极性分子,因为存在A 静电引力,使得分子 相对转动,取向变化
§6-4 分子间力与氢键 • (一) 分子间作用力 • 分子间作用力如何产生？ • 我们知道，对于极性分子，因为存在 ： + - + - - - + + 静电引力，使得分子 相对转动，取向变化:
由分子固有偶极的静电引力导致分子取向发生相对变化 后的作用力,称为: 1、取向力: 取向力的大小显然与固有偶极(有)的大小有关 根据统计热力学 极性分子 取向 3R7不同分子之间 2 号代表吸引力 同种分子 3 RTr 可见,与温度有关——7高,F小 与平均距离的6次方成反比,表明是短程相互作用 与有关,分子极性越大,取向力越大 NO极性分子与非极性分子?
• 由分子固有偶极的静电引力导致分子取向发生相对变化 后的作用力，称为： • 1、取向力： • 取向力的大小显然与固有偶极(固有)的大小有关 • 根据统计热力学： • 极性分子： • 不同分子之间 “-”号代表吸引力 • 同种分子 • 可见, 与温度T有关——T高，F小 • 与平均距离r的6次方成反比, 表明是短程相互作用 • 与有关，分子极性越大，取向力越大 Now 极性分子与非极性分子？ 6 2 2 2 1 3 2 RTr F 取向 = − 6 4 3 2 RTr = −
相当于处于外E中诱导极化产生诱导偶极 称这种作用力为 2、诱导力: 诱导力的大小,显然与极性分子的固有偶极和非极性 分子的极化率都有关,统计热力学得到 2极性与非极性分子之间 诱导 6也是一种短程相互作用 其实,前面极性分子+极性分子之间,也有诱导力,因为 它们互为外电场 No非极性分子之间有无作用力? 我们知道只要7足够低O2H2,He等均可液化和固化 且各自的熔点、沸点不同今作用力不同 说明它们之间必然存在力的作用。力从哪里来?
相当于处于外E中 诱导极化 产生诱导偶极 称这种作用力为： • 2、诱导力： • 诱导力的大小，显然与极性分子的固有偶极和非极性 分子的极化率都有关，统计热力学得到： + - ± + - + - • 其实，前面极性分子+极性分子之间, 也有诱导力, 因为 它们互为外电场 Now 非极性分子之间有无作用力？ • 我们知道, 只要T足够低, O2 , H2 , He等均可液化和固化 • 且各自的熔点、沸点不同 ➔ 作用力不同 • 说明它们之间必然存在力的作用。力从哪里来？ 6 2 2 r F 固有 诱导 = − 极性与非极性分子之间, 也是一种短程相互作用
我们也知道,物质总是存在于定温度下,7是什么?响 是分子的无规则运动—平、转、振动 因为分子的构成:核+e云 核的质量大惯性大,运动时,必然有瞬时的±电荷重心 不重合,产生瞬时偶极→形成的分子间作用力,称为 3、色散力: 31.(a2普遍存在于 根据统计热力学下放4各种分子之间 与光色散公式相似而得名③ 式中,/电离能( Why I is another story)⑧ 显然色散力与极化率平方成正比且也是短程相互作用 总之:1)分子间力都是短程相互作用,通常距离在 0.3~0.4nm(300~400pm)内较为显著
• 我们也知道，物质总是存在于一定温度下，T是什么？ 是分子的无规则运动——平、转、振动 • 因为分子的构成：核 + e云 • 核的质量大/惯性大, 运动时, 必然有瞬时的电荷重心 不重合，产生瞬时偶极➔形成的分子间作用力, 称为： • 3、色散力： • 根据统计热力学： 6 2 4 3 r I F 色散 = − 普遍存在于 各种分子之间 • 与光色散公式相似而得名 ☺ • 式中，I为电离能 (Why I is another story) • 显然, 色散力与极化率平方成正比,且也是短程相互作用 • 总之: 1) 分子间力都是短程相互作用, 通常距离在 0.3~0.4 nm (300~400 pm)内较为显著
2)与共价键不同都是静电相互作用→无方向性和饱和性 3)分子间力比分子内力化学键)总是小很多,一般小1-2 个数量级——力虽小,但影响熔点、沸点等性质 4)有一定的加和性,M大,F大 高分子材料强度较高与此有关,但不能无限加和 上述三种力统称为分子间力 178表 6-6(kJ- mol-)) 分子取向能 诱导能 色散能 总能 Ar 0 000 8.493 8.493 H20 1.674 1.674 CHA O 11.297 11.297 HI0.025 0.113 25.857 5.995 HBr0.685 0.502 21.924 23.112 HC13.305 1.004 16.820 21.129 CO0.00293 0.008378.745 8.756 NH313.305 1548 14.937 29.790 H2O36.358 1.925● 8.996 47.279
• 2)与共价键不同,都是静电相互作用➔无方向性和饱和性 • 3) 分子间力比分子内力(化学键)总是小很多, 一般小1~2 个数量级——力虽小，但影响熔点、沸点等性质 • 4) 有一定的加和性，M大，F大 高分子材料强度较高与此有关，但不能无限加和 • 上述三种力统称为分子间力—— p178 表6-6 (kJ·mol-1 )： 分子 取向能 诱导能 色散能 总能 Ar H2 CH4 HI HBr HCl CO NH3 H2O 0 0 0 0.025 0.685 3.305 0.00293 13.305 36.358 0 0 0 0.113 0.502 1.004 0.00837 1.548 1.925 8.493 1.674 11.297 25.857 21.924 16.820 8.745 14.937 8.996 8.493 1.674 11.297 25.995 23.112 21.129 8.756 29.790 47.279
分子间力的分配:前7个(即一般分子),色散力为主 但NH和H2O的取向力特别大 另外,对于H和HQO,因色散力为主,本来应该 熔点:H2S(g)>H2O( NH3在常温下稍加压即可液化,表明作用力特别大 这是由于分子间形成了一种特殊的作用力 化学中称为: Hydrogen Bond(H-Bond) (二)氢键 形成条件 H与电负性大的、具有孤对电子的O、F、N原子相连 由于H的电负性小,半径小 在电负性大的原子强烈的吸引电子作用下,变成几乎裸 露的原子核,核上相当于存在空的ls轨道,因此可以容 纳电子对游离的孤对e),形成近似配位键的相互作用
• 分子间力的分配: 前7个(即一般分子), 色散力为主 但NH3和H2O的取向力特别大 • 另外，对于H2S和H2O，因色散力为主，本来应该 • 熔点: H2S(g) > H2O(l) • NH3在常温下, 稍加压即可液化, 表明作用力特别大 • 这是由于分子间形成了一种特殊的作用力 化学中称为：Hydrogen Bond (H-Bond) • (二) 氢键 • 形成条件： • H与电负性大的、具有孤对电子的O、F、N原子相连 • 由于H的电负性小，半径小 • 在电负性大的原子强烈的吸引电子作用下, 变成几乎裸 露的原子核, 核上相当于存在空的1s轨道, 因此可以容 纳电子对(游离的孤对e)，形成近似配位键的相互作用
而被容纳的孤对电子本身就有一定的方向,作用力因此 也有一定的方向 这种特殊的相互作用可示意如下 O-H灬O-H 177 pm 177<300~400 H F——H F——H 正因为氢键有方向性,雪花才有固定de美丽的六角形
• 而被容纳的孤对电子本身就有一定的方向, 作用力因此 也有一定的方向 • 这种特殊的相互作用可示意如下： O H H O H : : H : : 99 pm 177 pm 177 < 300~400 F H F H : : : : : : • 正因为氢键有方向性, 雪花才有固定de 美丽的六角形:
O KOrRO H ·并且,水在固化后,也由于氢键的方向性,使得体积 膨胀,密度降低
• 并且，水在固化后，也由于氢键的方向性，使得体积 膨胀，密度降低 O H H O H H H O H H O H H O H H O H
此外,分子内部也可以形成氢键,如 硝酸HNO3 邻硝基苯酚 H N O O 分子内氢键对于物理性质几乎不产生影响,在一些特 殊的研究课题中起作用,如DNA 习题:7,8,9,10,16,19,20
• 此外，分子内部也可以形成氢键，如： 硝酸HNO3 邻硝基苯酚 O N H O O N O O O H • 分子内氢键对于物理性质几乎不产生影响，在一些特 殊的研究课题中起作用，如DNA 习题: 7, 8, 9, 10, 16, 19, 20