2.5 分子间作用力、氢键和分子晶体（课件）- 《无机化学》同步教学（清华大学版）

2.5 分子间作用力、 氢键和分子晶体 2.5.1 分子的极性 2.5.2 分子间作用力 2.5.3 氢键 2.5.4 分子晶体 2.5.1 分子的极性 极性分子： 非极性分子： 正、负电荷中心重合 正、负电荷中心不重合 离子型　 极性　 非极性 + + _ _ _ + 双原子分子 键无极性， 键有极性， H—H ， 分子无极性 H—X， 分子有极性 分子极性的判断： 多原子分子 键有极性， 键有极性， 结构对称， 分子无极性 如：CH4、BF3、CCl4、CO2等 结构不对称， 分子有极性 如：H2O、H2S、CHCl3 极性大小用分子偶极矩描述： μ＝ q×d ＋q -q · · d μ有方向，有大小； 单位为C·m(库[仑]·米) μ= 0， μ＞0， μ越大，分子的极性越强。 非极性分子； 极性分子； 极性分子本身存在的正、负两极 在外电场作用下产生的偶极 - + + - + - + - + - - + 任何一个分子，由于不停地运动致使正、负电荷 中心瞬间不重合产生的偶极。 固有偶极(永久偶极)： 诱导偶极： 瞬时偶极： 2.5.2 分子间作用力 1. 取向力 存在于极性分子与极性分子之间 本质： 静电引力 由于取向而产生的吸引力 取向 ＋ - ＋ - ＋ - ＋ - ＋ - ＋ - 取向力大小 μ越大，取向力越大 温度越高，取向力越小 随分子间距离的增大迅速减小 2. 诱导力 存在于极性分子与非极性分子之间 极性分子与极性分子之间 本质：静电引力 产生诱导偶极， 由于诱导而产生的作用力 偶极矩加大 诱导力随分子间距离的增大迅速减小 μ越大，诱导作用越强，诱导力越大 r越大， 诱导偶极越大，诱导力越大 + - + - ＋ - ± ＋ - ＋ - ＋ - + - 诱导力大小 3. 色散力(伦敦力) 存在于任何分子之间， 色散力是“瞬时偶极”相互作用的结果 在分子间力的数值中占有相当大的比重。 非极性分子之间： 色散力 非极性与极性分子之间： 色散力、诱导力 极性与极性分子之间： 色散力、诱导力、取向力 强 度： 比化学键小1～2个数量级 作用范围： 300～500pm 特 征： 无饱和性和方向性 注意 ＋ - ± 分子间作用力及其分配情况 分子 分子间作用力/kJ·mol-1 取向力 诱导力 色散力 总和 Ar CO HI HBr HCl NH3 H2O 0.000 0.003 0.025 0.69 3.31 13.31 36.39 0.000 0.008 0.113 0.502 1.00 1.55 1.93 8.5 8.75 25.87 21.94 16.83 14.95 9.00 8.5 8.76 26.01 23.13 21.14 29.81 47.32 色散力 分子的极性不大 ＞＞ 取向力和诱导力 结构相似的同系列物质，相对分子质量越大， 色散力越大，物质的熔沸点越高。 稀有气体、X2等，其沸点和熔点都是随着相 对分子质量的增大而升高的。 注意 2.5.3 氢键 H X Y F O N F O N 氢键 XY的电负性越大， 氢键越强； X相同， Y的半径越小， 氢键越强。 氢键的强弱顺序： F-H…F＞O-H…O＞O-H…N＞N-H…O＞N-H…N 氢键的键长和键能 氢键类型 键能/kJ·mol-1 键长/pm 化合物 F—H···F 42.0 255 (HF)n N—H···F 20.9 266 NH4F O—H···O 18.8 276 (H2O)n N—H···O — 286 CH3CONH2 N—H···N 5.4 358 NH3 氢键的特征： ◆有饱和性 ◆有方向性 氢键的强度： 与分子间力相当 H2O： H O···H O···H O··· H H