大学课件普通化学-结构化学第三四节分子的极性分子间的作用力和氢键--晶体结构.ppt
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1、结构化学结构化学第三节 分子的极性、分子间的作 用力和氢键第四节 晶体结构1第三节第三节 分子的极性、分子间的作用力和氢键分子的极性、分子间的作用力和氢键 离子键、共价键、配位键和金属键,这几种化学键离子键、共价键、配位键和金属键,这几种化学键都是原子间较强的相互作用,键能约为都是原子间较强的相互作用,键能约为100100800800kJmolkJmol-1-1。此外,此外,在分子间还存在着一种较弱的相在分子间还存在着一种较弱的相互作用,其结合能大约只有几个到几十个互作用,其结合能大约只有几个到几十个kJmolkJmol-1-1,这这种分子间的作用力叫做范德华力种分子间的作用力叫做范德华力,是
2、由范德华首先提,是由范德华首先提出的。气体分子能凝聚成液体和固体,主要就靠这种出的。气体分子能凝聚成液体和固体,主要就靠这种分子间作用力。分子间的范德华力是决定物质熔点、分子间作用力。分子间的范德华力是决定物质熔点、沸点、溶解度等物理化学性质的一个重要因素。而分沸点、溶解度等物理化学性质的一个重要因素。而分子间作用力又是与分子的极性密切相关。子间作用力又是与分子的极性密切相关。2一、分子的极性和偶极矩一、分子的极性和偶极矩1分子的极性分子的极性 任何一个分子都是由带电的任何一个分子都是由带电的核和带负电的电子所组成的体系。核和带负电的电子所组成的体系。分子中正、负电荷可认为各集中分子中正、负电
3、荷可认为各集中于一点,形成正电荷重心和负电于一点,形成正电荷重心和负电荷重心。荷重心。若正电荷重心和负电荷若正电荷重心和负电荷重心不互相重合,就形成了一个重心不互相重合,就形成了一个小的电偶极子,具有了极性。这小的电偶极子,具有了极性。这样的分子称为极性分子。若两个样的分子称为极性分子。若两个电荷重心互相重合的分子则称为电荷重心互相重合的分子则称为非极性分子。非极性分子。3 对于多原子分子而言,分子是否有极性,不仅取决对于多原子分子而言,分子是否有极性,不仅取决于所形成的键是否有极性,而且还与分子的空间构型于所形成的键是否有极性,而且还与分子的空间构型有关。有关。例如,例如,COCO2 2分子
4、中分子中C=OC=O键虽为极性键,键虽为极性键,COCO2 2是是非极性分子;非极性分子;SOSO2 2分子中分子中S=OS=O键为极性键,键为极性键,SOSO2 2是极性是极性分子。分子。4如:如:H-HO-O H-ClO-C-OH2OCH452偶极矩偶极矩n n分子极性的强弱,可由实验方法测得的偶极矩来量分子极性的强弱,可由实验方法测得的偶极矩来量度。偶极矩等于正负电荷重心间的距离度。偶极矩等于正负电荷重心间的距离d d和偶极上一端和偶极上一端所带电量所带电量q q的乘积,用符号的乘积,用符号 表示,单位为表示,单位为C mC m(库仑库仑 米)。米)。 = q d = q dn n偶极矩
5、是一个矢量,其方向是从正电荷指向负电荷。偶极矩是一个矢量,其方向是从正电荷指向负电荷。n n非极性分子的偶极矩等于零。偶极矩不等于零非极性分子的偶极矩等于零。偶极矩不等于零的分子是极性分子,偶极矩越大,分子的极性越强。的分子是极性分子,偶极矩越大,分子的极性越强。6二、分子间力二、分子间力 分子间作用力分子间作用力是分子与分子之间的是分子与分子之间的一种弱的相互作一种弱的相互作用力,是一种短程吸引力,用力,是一种短程吸引力,与分子间距离的与分子间距离的6 6次方成反次方成反比,且随分子间距离的增大将很迅速减小。根据力产比,且随分子间距离的增大将很迅速减小。根据力产生的特点,分子间力可分为生的特
6、点,分子间力可分为色散力、诱导力和取向力色散力、诱导力和取向力三种类型。三种类型。 7(1) (1) 取向力取向力(orientation forceorientation force):):当极性分子相互靠近当极性分子相互靠近时,时,除存在色散力和诱导力作用外,除存在色散力和诱导力作用外,由于它们固有偶由于它们固有偶极之间同性相斥、异性相吸的静电作用,而使它们在极之间同性相斥、异性相吸的静电作用,而使它们在空间按异极相邻形式定向排列空间按异极相邻形式定向排列。这种在极性分子。这种在极性分子固有固有偶极间产生的吸引力称为取向力。偶极间产生的吸引力称为取向力。取向力与分子的偶取向力与分子的偶极矩
7、的平方成正比,即分子的极性越大,取向力越大。极矩的平方成正比,即分子的极性越大,取向力越大。但与绝对温度成反比,温度越高,取向力越弱。但与绝对温度成反比,温度越高,取向力越弱。极性分子间的相互作用 8由此可知:分子的极性愈大,取向力也愈大。由此可知:分子的极性愈大,取向力也愈大。取向力源自极性分子间固有偶极取向力源自极性分子间固有偶极 。极性分子的固有偶极间因取向而产生极性分子的固有偶极间因取向而产生的引力叫取向力。的引力叫取向力。9(2) (2) 诱导力诱导力(induced forceinduced force):):当极性分子和非极性分当极性分子和非极性分子相互靠近时,子相互靠近时,除存
8、在色散力外,除存在色散力外,非极性分子在极性非极性分子在极性分子的固有偶极的电场影响下也会产生诱导偶极分子的固有偶极的电场影响下也会产生诱导偶极(induced dipoleinduced dipole)。)。在诱导偶极和极性分子的固有偶在诱导偶极和极性分子的固有偶极之间产生的吸引力称为诱导力极之间产生的吸引力称为诱导力。诱导力也会出现在。诱导力也会出现在离子和分子、离子和离子之间。离子和分子、离子和离子之间。非极性分子与极性分子间的相互作用10极性分子或非极性分子发生极性分子或非极性分子发生变形极化变形极化,产生诱导偶极,使分子,产生诱导偶极,使分子的极性增加。电场撤去,诱导偶极消失。的极性
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