北京大学：《大学化学》第8章 界面化学

第8章分子间作用力和界面化学 分子间作用力 非化学键(共价键,离子键,金属键)的分子间相互作用 化学键能:HH436kJ/molF-F155kJ/mol 0=0 708 KJ/mol Ckcl 243 kJ/mol N≡N945kJ/mol >200kJ/mol 氢键10-30kJ/mol 分子间作用力<10kJ/mol300~500pm

第8章 分子间作用力和界面化学 一. 分子间作用力 非化学键 (共价键, 离子键, 金属键)的分子间相互作用 化学键能: H–H 436 kJ/mol F–F 155 kJ/mol O=O 708 kJ/mol Cl–Cl 243 kJ/mol NN 945 kJ/mol >200kJ/mol 氢键 10 –30 kJ/mol 分子间作用力 <10 kJ/mol 300 ~500pm

范德华( van der walls)力 静电力偶极和偶极相互作用,H2O,NH3, 诱导力偶极和诱导偶极相互作用,H2O,NH3,H2O-O2 色散力诱导偶极和诱导偶极相互作用极化率越大,色散力越大 Ar, N2, O2 例如: Cl2,O2,H2只有色散力, CH3CH2OH,H2O,诱导力,静电力,色散力,氢键 μ诱导一(极化率E(电场强度) 极化率的大小由分子的电荷分布和变形的程度有关

1. 范德华 (van der Walls)力 静电力 偶极和偶极相互作用, H2O, NH3 , 诱导力 偶极和诱导偶极相互作用, H2O, NH3 , H2O-O2 色散力 诱导偶极和诱导偶极相互作用 极化率越大, 色散力 越大 Ar, N2 , O2 例如: Cl2 , O2 , H2 只有色散力, CH3CH2OH, H2O, 诱导力, 静电力, 色散力, 氢键 诱导=(极化率)E(电场强度) 极化率的大小由分子的电荷分布和变形的程度有关

Intermolecular Forces(2) H Na H lon-Dipole forces Dipole-Dipole forces 离子和偶极 偶极和偶极 Dipole-Induced Dipole Forces Dipole-Induced Dipole Forces 8 8-8 0----0 0=0 0 H 8 Induced dipole 偶极和诱导偶极

离子和偶极 偶极和偶极 偶极和诱导偶极

Intermolecular Forces (3) Dipole-Induced Dipole Forces 8 8+ 0=0 No dipole 8 The solubility of some Gases in Water Gas Molar Mass Solubility at20°c H2 2.01 gmol 0000160g/100 g water 28.0 g/mol 0000190g/100 g water 32.0 g/ mol 0.000434 g/100 g water C 70.9 g/mol 0.729 g/100 g water 偶极-诱导偶极相互作用使单质分子部分溶于水

偶极-诱导偶极相互作用使单质分子部分溶于水

Molecular Boiling state at Formula Name Point Room Temp CH Methane -161°C 6 Ethane 88°cG CH 38 Propane 42°C 410 Butane 0.5C CEH 2 Pentane 36C 614 Hexane 69°C CZH Heptane 98° 818 口 cane 126° Liquid CoH 20 Nonane 150c CoH 22 Decane 174°C 1124 Undecane 194.5°C C 1736 Heptadecane 303C 1838 Octadecane 317°Cs0 olid 19H40 Nonadecane 330C 色散力(沸点)与分子大小的关系

色散力 (沸点) 与分子大小的关系

不同分子间作用力的强度 Type of Intermolecular Force strength lon-Dipole Forces 40-600 k mol 静电 Dipole-Dipole Forces 5-25 kmol 诱导 Dipole-Induced Dipole Forces 2-10 kmol 色散 Induced Dipole-Induced Dipole Forces 05-40 kUmu F2(g Cl2(g Bro L2(s) 半径增大,色散力增大

静电 诱导 色散 不同分子间作用力的强度 F2 (g) Cl2 (g) Br2 (l) I2 (s) ⎯⎯→ 半径增大, 色散力增大

Nonpolar Molar Mass Yap 米 Boiling point(°C) Compound (g/mol) (kJ/mol) (Vapor Pressure 760 mm Hg) CHa(methane 16.0 8.20 1615 ChS(ethane) 30.1 14.70 886 C3H&(propane 44.1 190 42.1 ' 4H10(butane)58. 2240 05 40 008 268.9 20.18 17 246.1 A 3995 6.4 -1859 13130 126 1080 20 090 529 280 5.60 -1958 320 680 1830 380 6.60 188.1 Cl2 709 20.40 34.0 Br 1598 3000 588 非极性分子的摩尔汽化焓和沸点与分子量的关系

非极性分子的摩尔汽化焓和沸点与分子量的关系

Polar Molar Mass△Han米 Boiling point(°c) Compound (g/mo1) (kJ/mol) (Vapor Pressure 760 mm Hg) HF 190 25.2 19.7 HC1 365 16.2 848 IBr 809 193 66.4 HI 1279 198 356 170 233 -333 H20 180 40.7 1000 SO 2 64.1 24.9 100 极性分子的摩尔汽化焓和沸点与分子量的关系

极性分子的摩尔汽化焓和沸点与分子量的关系

不同分子的分子间作用能 偶极矩μ极化率αE静电E诱导E色散色散% k/mol k/mol k/mol k/mol 0.00 1.58 0.00 0.00 8.5 100 cO 0.39 2.20 00030.0088.75 99 HCI 3.60 2.93 3.31 1.00 168380 HBr 2.67 4.01 0.69 0.502219495 1.40 6.06 0.0050113258799 NH3 4.90 2.47 13311.55 149550 HO 6.17 1.65 36.39 193 9.00 19

不同分子的分子间作用能 偶极矩 极化率 E静电 kJ/mol E诱导 kJ/mol E色散 kJ/mol 色散% kJ/mol Ar 0.00 1.58 0.00 0.00 8.5 100 CO 0.39 2.20 0.003 0.008 8.75 99 HCl 3.60 2.93 3.31 1.00 16.83 80 HBr 2.67 4.01 0.69 0.502 21.94 95 HI 1.40 6.06 0.005 0.113 25.87 99 NH3 4.90 2.47 13.31 1.55 14.95 50 H2O 6.17 1.65 36.39 1.93 9.00 19

2.范德华半径 r共价 r范氏 H(r)共价37pmF(r)共价64pm H(r)范氏120pmF(r)范氏135pm

2. 范德华半径 |——--| r共价 r范氏 H(r) 共价 37 pm F(r) 共价 64 pm H(r) 范氏 120 pm F(r) 范氏 135 pm