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1、4.3 分子间力与氢键,4.3.1 分子的电偶极矩和极化率4.3.2 分子间力4.3.3 氢键,1.分子的电偶极矩,分子中正、负电荷中心称偶极(dipole),其带的电量分别为+Q、-Q，两偶极间的距离称偶极长度(d)。,+,-,+Q,-Q,d,4.3.1 分子的电偶极矩和极化率,分子的电偶极矩(dipole moments)：用于定量地表示分子的极性大小。,极性分子 d 0 0,非极性分子 d=0=0,单位：C m,偶极矩是矢量,方向由正电荷中心指向负电荷中心。,偶极矩越大，分子的极性越强。,区分化学键的极性和分子的极性：双原子分子：键的极性与分子的极性一致。多原子分子：键的极性与分子的极性
2、不完 全一致，需考虑分子的空间 构型。,偶极矩与分子空间构型的关系,双 原 子分 子,直线形,直线形,直线形,直线形,直线形,直线形,直线形,V字形,直线形,V字形,V字形,直线形,直线形,三角锥形,平面三角形,四面体形,正四面体形,正四面体形,多 原 子分 子,四 原 子分 子,五 原 子分 子,分子式,分子式,偶极矩()/(10-30C.m),偶极矩()/(10-30C.m),分子空间构型,分子空间构型,HF,HCl,HBr,HI,CO,N2,H2,HCN,H2O,H2S,SO2,CS2,CO2,NH3,BF3,CHCl3,CH4,CCl4,6.37,3.57,2.67,1.40,0.40
3、,0,0,9.85,6.17,5.33,3.67,0,0,4.90,0,3.50,0,0,2.分子的极化率,-,+,+,+-,+-,+-,-,在外电场的作用下，非极性分子原来重合的正、负电荷中心被分开；极性分子原来不重合的正、负电荷中心被进一步分开。这种正、负两极被分开的过程叫做分子的极化。,极化率：用于定量地表示分子的变形性大小。分子的变形性越大，极化率越大。,影响分子变形性大小的因素：,外因：外加电场愈强，分子变形愈厉害；内因：分子愈大，分子变形愈厉害。,分子的极化率/(1040Cm2 V1),非极性分子的瞬时偶极之间的相互作用,分子间具有吸引作用的根本原因：任何分子都有正、负电中心；任何
4、分子都有变形的性能。,色散力(dispersion force)：由于瞬时偶极而产生的分子间相互作用力。,一大段时间内的大体情况,每一瞬间,1.色散力,4.3.2 分子间力,色散力与分子极化率有关。极化率大,色散力大。,诱导力(induction force)：诱导偶极与固有偶极之间产生的分子间相互作用力。,决定诱导力强弱的因素：极性分子的偶极矩愈大，诱导力愈强。非极性分子的极化率愈大，诱导力愈强。,分子离得较远,分子靠近时,2.诱导力,两个极性分子相互靠近时，由于同极相斥、异极相吸，分子发生转动，并按异极相邻状态取向，分子进一步相互靠近。,取向力(orientation force)：极性分
5、子之间由于固有偶极的取向产生的吸引力。,分子离得较远,取向,3.取向力,极性分子的偶极矩愈大，取向力愈强。,分子间力(Intermolecular forces)是三种吸引力的总称。,色散力是分子间力中最主要的一种力。,分子间的吸引作用(1022 J),分子间力的特点：,分子间力作用的范围很小(一般是300500pm)。,分子间力较弱，既无方向性又无饱和性。,分子间力的大小一般为几 kJmol1，比化学键小 12 个数量级。,分子间力的意义：决定物质的熔点、沸点、气化热、熔化热、蒸气压、溶解度及表面张力等物理性质的重要因素。,4.3.3 氢键,HF HCl HBr HI,沸点/oC 85.0 66.7 35.4,19.9,HF为何反常的高？原因存在氢键。,HF 分子中，共用电子对强烈偏向电负性大的 F 原子一侧。在几乎裸露的 H 原子核与另一个 HF 分子中 F 原子的某一孤对电子之间产生的吸引作用称为氢键(hydrogen bond)。,氢键可表示为XH Y，X和Y既可相同，也可不同，都是电负性很大的原子。,氢键的形成条件：分子中有H和电负性大、半径小且有孤对电子的元素(F，O，N)形成氢键。,除了HF、H2O、NH3 有氢键外，在有机羧酸、醇、酚、胺、氨基酸和蛋白质中也有氢键的存在。例如：甲酸靠氢键形成二聚体。,除了分子间氢键外，还有分子内氢键。例如，硝酸的分子内氢键。,
