2.3 分子间作用力和氢键（课件）-《无机化学》同步教学（北京出版社）

第二章 分子结构 Atomic Structure Chapter 1 本章主要内容 离子键 共价键 分子间作用力和氢键 学习目标 学习目的— 知识要求— 能力要求— 最广泛的化学键定义： 如果两个原子（或原子团）之间的作用力强得足以形成足够稳定的、可被化学家看作独立分子物种的聚集体，它们之间就存在化学键。 简单地说，化学键是指分子内部原子之间的强烈相互作用力。 化学键 第三节 分子间作用力和氢键 一、分子的极性 分子的极性是由化学键的极性引起； 组成分子的化学键若都无极性，则分子肯定无极性； 而若组成分子的化学键有极性，则要看分子的结构情况以判断有无极性，若整个分子的正负电荷重心重合则无极性，否则有极性。 ■ 偶极矩 (m) μ=q·d H2 N2 CO2 CS2 H2S SO2 H2O HCl HBr HI CO HCN 0 0 0 0 3.66 5.33 6.16 3.43 2.63 1.27 0.40 6.99 分子μ /10–30C•m 表示分子中电荷分布状况的物理量，定义为正、负电重心间的距离与电荷量的乘积。分子电偶极矩是个矢量。对双原子分子而言，分子偶极矩等于键的偶极矩；对多原子分子而言，分子偶极矩则等于各个键的偶极矩的矢量和。 可以衡量分子的极性？ 什么物理量 ● 多原子分子的极性不但取决于键的极性，而且取决于分子的几何形状 。 ● 极性分子固有的偶极叫永久偶极；非极性分子在极性分子诱导下产生的偶极叫诱导偶极； 由不断运动的电子和不停振动的原子核在某一瞬间的相对位移造成分子正、负电荷重心分离引起的偶极叫瞬间偶极。 O H H N H H H O C O C Cl Cl Cl Cl + – H2O NH3 CO2 CCl4 + – (μ=6.17×10-30C·m) (μ=4.90×10-30C·m) (μ=0) (μ=0) 讨论 对于极性分子 正负电荷中心不重合，μ≠0。通常：d 越大，正负电荷中心偏差越大，μ越大，分子极性越大。这样偶极矩的大小可以判断分子极性大小，偶极矩的数据可以有实验测定，如果实验测定μ≠0，则一定是极性分子。 对于非极性分子 正负电荷中心重合，d= 0, μ= 0 键的极性和分子极性（一） CCl4 非极性； CHCl3 极性。 键的极性和分子极性（二） H2O CO2 CO2 非极性； H2O 极性。 二、分子间作用力 　　除化学键(共价键、离子键、金属键)外，分子与分子之间，某些较大分子的基团之间，或小分子与大分子内的基团之间，还存在着各种各样的作用力，总称分子间力。 相对于化学键，分子间力是一类弱作用力。 极性分子的永久部分电荷之间的吸引作用。 1、取向力── 极性分子间的偶极定向作用力称为取向力。这种力只存在于极性分子之间。分子的极性越大,取向力越大。 2、诱导力── 非极性分子在极性分子的作用下,会产生偶极,这种偶极称诱导偶极,诱导偶极与极性分子的固有偶极间的作用称为诱导力。 极性分子和非极性分子间存在有诱导力,极性分子间也存在有诱导力。 3、色散力── 分子在运动过程中经常会发生正电荷重心和电荷重心的瞬时变化。这种变化产生了瞬时偶极,由瞬时偶极产生的作用力称为色散力。 色散力存在于一切分子中。 色散力的形成 瞬时偶极 任何分子间均有色散力。 分子变形性越大，色散力越大。分子量越大，色散力越大，重原子形成的分子色散力大于轻原子形成的分子的色散力。 色散力特点 色散力大小与分子的形态 （1）分子量愈大，色散力愈大； （2）相同组成时，线性分子的色散力较大。如：正戊烷，bp=36.1 °C. 而(CH3)4C, bp=9.5 °C. 三、氢键 O、N、F 等电负性强的原子之间通过 H 原子连接而成；氢键是最强的分子间力。 （1）分子中心必须有一个与电负性很大的元素形成强极性键的氢原子。 （2）电负性大的元素的原子必须有孤对电子，而且半径要小 氢键具备的条件 氢键的强弱与跟它成键的元素电负性和半径大小等因素有关。 氢键的强弱 电负性越大，氢键越强； 原子半径越小，氢键越强； 键极性越大，氢键越强； 负电荷密度越高，氢键越强。 氢键与沸点 冰的结构 分子间作用力 类型 作用力大小(kJ/mol) 分子类型 取向力 0～3 极性分子之间 诱导力 0～1 极性分子与 非极性分子之间 色散力 8～25 所有类型分子之间 氢键 5～30 N, O,