第一章物质结构第二节分子间作用力-分子间作用力（课件）《无机化学》教学同步（化学工业出版社）

第一章物质结构 第二节分子间作用力 分子间作用力 1 分子间力 分子内力 共价键 宏观物质 分子 原子 气态 液态 分 子 间 作 用 力 固态 ( Intermolecular Forces) 2 实际气态状态： 分子间力有时也被称为范德华力 1910年诺贝尔物理学奖 Johannes Diderik Van der Waals (1837-1923) 范德华(Van der Waals) 1910 分子间力 – 历史 3 范德华半径与共价键： 范德华半径(Van der Waals radius rv) : 两相邻非成键原子核间距的一半。 范德华半径 rv 非成键原子核间距 rc 共价半径 成键原子核间距 4 原子的范德华半径远大于其共价半径 rv > rc 同一周期范德华半径依次减小；同一主族范德华半径依次增大。 ~ rc ~ rv 共价半径与范德华半径 (in pm) 5 分子内力 分子间力 不同 点 作用对象 原子-原子 分子-分子 作用距离 nm pm 作用大小 103 kJ/mol 101 kJ/mol 作用效果 化学性质 物理性质 相同点 静电力 分子间作用力 同极相斥，异极相吸 库仑定理 比较 6 分子间力 极性–非极性分子间 偶极-诱导偶极作用 非极性分子间 诱导-瞬时偶极作用 极性分子间 固有偶极-固有偶极作用 特殊极性分子间 氢键 7 瞬时偶极(instantaneous dipole) 非极性分子 μ= 0 极性分子 固有偶极 (permanent dipole) - + μ - + μ μ=0 电子的运动 + - - + μ 离子/极性分子 诱导偶极和瞬时偶极也存在于极性分子中 诱导偶极 (induced dipole) 偶极：电子在分子中分布的不均匀性 8 8 分子的外形发生变化 种在外电场作用下，分子正负电荷重心分离而产生诱导偶极的过程称为分子的变形极化。因电子云与原子核相对位移而使分子外形发生变化的性质称为分子的变形性。电场越强，分子变形越显著，则诱导偶极越大；电场消失，诱导偶极也随之消失。 双原子分子 HCl 的正负电重心不重合，是极性分子。若正电（ 和负电 ）重心上的电荷的电量为 q ，正负电重心之间的距离为 d （ 称偶极矩长 ），则偶极矩 μ = q d 。 分子的偶极矩 分子的正电重心和负电重心不重合，则为极性分子，其极性的大小可以用偶极矩 μ来度量。 偶极矩以德拜（D）为单位，当 q = 1.62  10－1 9 库仑（电子的电量 ）， d = 1.0  10－10 m ( Å ) 时， μ = 4.8 D 。 9 双原子分子的偶极矩就是极性键的键矩。 可以通过下列的数据体会偶极矩单位 D 的大小： HI HBr HCl NH3 H2O 乙醚 μ/ D 0.38 0.79 1.03 1.66 1.85 1.15 BCl3 分子 H2O 分子 多原子分子的偶极矩是各键矩的矢量和，如 H2O 分子 。 10 非极性分子偶极矩为零，但各键矩不一定为零，如 BCl 3 。 极性分子的偶极矩称为永久偶极。 11 偶极-偶极相互作用 1- 25kJ/mol 作用于电中性的极性分子间 (e.g. CO, NO, HCl) 分子需要在空间上相接近 此力又被称为取向力 (oritation force) 或叫做Keesom力 力的大小与分子所带部分电荷的大小Q 和分子间距离 d的7次方有关，同时也与温度 T有关。 12 作用力的大小决定分子的熔沸点 分子极性的增加偶极-偶极相互作用增强。 分子量相近的不同分子，沸点随分子偶极矩变化图 取向力： 13 离子/极性分子-非极性分子 电荷–诱导偶极 诱导力(induction forces)/ 德拜力 F 1-15kJ/mol Q, d,变形性 + + - + 诱导偶极 + + - + - μ 离子/偶