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色散力

更新时间:2022-12-09 16:18:33 阅读: 评论:0

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2022年12月9日发(作者:2011年广东高考作文)

§4.分子间作用力

一.分子间偶极矩

分子内原子间的结合靠化学键,物质中的分子间存在着分子间作用力.

1.永久偶极

分子的正电重心和负电重心不重合,分子则

为极性分子,其极性的大小可以用偶极矩来度

量.

双原子分子HCl的正负电重心不重合,是

极性分子.若正电(或负电)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),则偶极矩为:μ=qd

μ以德拜(D)为单位,当q=1.62库仑

(电子所带电量),d=1.0时,μ=4.8

D

通过下列的数据体会D的大小:

HIHBrHClNH

3

H

2

O乙醚

μ/D0.380.791.031.661.85

1.15

永久偶极:极性分子的偶极矩称为永久偶

极.

2.诱导偶极和瞬间偶极

非极性分子在外电场的作用下,可

以变成具有一定偶极的极性分子,而极

性分子在外电场作用下,其偶极也可以

增大.在电场的影响下产生的偶极称为

诱导偶极.

诱导偶极用μ表示,其强度大小

和电场强度成正比,也和分子的变形性

成正比.所谓分子的变形性,即为分子

的正负电重心的可分程度,分子体积越

大,电子越多,变形性越大.

非极性分子无外电场时,由于运动、

碰撞,原子核和电子的相对位置变化,

其正负电重心可有瞬间的不重合;极性

分子也会由于上述原因改变正负电重心.

这种由于分子在一瞬间正负电重心不重

合而造成的偶极叫瞬间偶极.瞬间偶极

和分子的变形性大小有关.

二分子间作用力——范德华力

化学键的结合能一般在1.0kJ/mol数量级,而分子间力的能量只有几个kJ/mol.

1.取向力

极性分子之间靠永久偶极-永久偶极作用称为取向力.仅存在于极性分子之间.

2.诱导力

诱导偶极与永久偶极作用称为诱导力.

极性分子作用为电场,使非极性分子产生诱导偶极或使极性分子的偶极增大(也产生

诱导偶极),这时诱导偶极与永久偶极之间形成诱导力,因此诱导力存在于极性分子与非极

性分子之间,也存在于极性分子与极性分子之间.

3、色散力

瞬间偶极-瞬间偶极之间有色散力.

由于各种分子均有瞬间偶极,故色散力存在于极性分子-极性分子、极性分子-非极

性分子及非极性分子-非极性分子之间.色散力不仅存在广泛,而且在分子间力中,色散

力经常是重要的.观察下面数据:

kJ/mol取向力诱导力色散力

Ar008.49

HCl3.3051.10416.82

取向力、诱导力和色散力统称范德华力,它具有以下的共性:

1)永远存在于分子之间;

2)力的作用很小;

3)无方向性和饱和性;

4)是近程力,

5)经常是色散力为主.

HeNeArKrXe

从左到右原子半径(分子半径)依次增大,变形性增大,色散力增强,分子间结合力增

大,故b.p.依次增高.可见,范德华力的大小与物质的m.p.、b.p.等物理性质有密切联系.

三氢键

1.氢键的概念

以HF为例,F的电负性相当大,电子对偏向F,而H几乎成了质子,这种H与其

它分子中电负性相当大、r小的原子相互接近时,产生一种特殊的分子间力——氢键.表

示为····:F-H····F-H

两个条件:1.与电负性大且r小的原子(F,O,N)相连的H;2.在附近有电负性大,r小

的原子(F,O,N).

2.氢键的特点

1°饱和性和方向性

由于H的体积小,1个H只能形成一个氢键.由于H的两侧电负性极大的原子的负

电排斥,使两个原子在H两侧呈直线排列.除非其它外力有较大影响时,才可能改变方

向.

2°氢键的强度

介于化学键和分子间作用力之间,和电负性有关.

F-H····FO—H····ON-H····N

E/kJ·mol-128.018.85.4

3.氢键对于化合物性质的影响

分子间存在氢键时,大大地影响了分子间的结合力,故物质的熔点、沸点将升高.

CH

3

CH

2

-OH存在分子间氢键,而分子量相同的H

3

C-O-CH

3

无氢键,故前者的b.p.高。

HF、HCl、HBr、HI,从范德华力考虑,半径依次增大,色散力增加,b.p.高,故b.P.为

HI>HBr>HCl,但由于HF分子间有氢键,故HF的b.p.在这里最高,破坏了从左到右

b.p.升高的规律.H

2

O,NH

3

由于氢键的存在,在同族氢化物中b.p.亦是最高.

H

2

O和HF的分子间氢键很强,以致于分子发生缔合,以(H

2

O)

2

、(H

2

O)

3

、(HF)

2

(HF)

3

形式存在,而(H

2

O)

2

排列最紧密,4℃时,(H

2

O)

2

比例最大,故4℃时水的密

度最大.可以形成分子内氢键时,势必削弱分子间氢键的形成.故有分子内氢键的化合物

的沸点、熔点不是很高.典型的例子是对硝基苯酚和邻硝基苯酚:

§5.离子极化学说简介

一.对离子特征的描述

三个方面:电荷数和半径两点在§1中介绍过,第三点是离子的电子层结构,主要指

最外层电子数,有时涉及次外层.

二离子极化现象

离子在电场中产生诱导偶极的现象称为离子极化现

象.

离子具有变形性,所以可以被电场极化.

离子作为带电微粒,自身又可以起电场作用,去使其它离子变形.离子这种能力称为极化

能力.故离子有二重性:变形性和极化能力.

三影响变形性的因素

1.简单离子

r大则变形性大,故阴离子的变形性显得主要.阳离子中只有r相当大的,如

等,才考虑其变形性.

电荷数的代数值越大,变形性越小,如:

电子构型,外层(次外层)电子越多,变形性越大.如:

2.复杂阴离子变形性小

r虽大,但离子对称性高,中心氧化数又高,拉电子能力强,不易变形.

综合考虑,变形性大的有变形性小的有

等.

四影响极化能力的因素

极化能力实质是离子作为电场时电场强度的体现。

r小则极化能力强,因为距离小,作用力大.极化能力:Li+>Na+>K+>Rb+>Cs+,Li+

的极化能力很大,H+的体积极小,故H+极化能力最强.

r相近时,电荷数越高极化能力越强.

r相近,电荷相同时,外层电子数越多,极化能力越强.原因是外层电子对核的中和较

小,故有效电荷高些.

五离子极化对键型的影响

离子键是离子之间的引力,正离子的电子转移给了负离子.

当极化能力强的正离子和变形性大的负离子接近时,发生极化现象,负离子的电子云

变形,使两核间的电子云密度增大,于是离子键的百分数减少,共价键的百分数增大,离子

键向共价键过渡.

阳离子的极化作用

离子极化(相互极化)对键形

的影响

离子极化的结果使离子晶体中出现离子对或分子单位,离子晶体向分子晶体过渡,这

种过渡则使得物质的熔点、沸点降低,在水中的溶解性降低.从离子键强度考虑,Al

2

O

3

(+3

对-2)应比MgO(+2对-2)的m.p.高,但事实并非如此.这说明了Al

2

O

3

的共价成份

更大,利用离子极化理论考虑,说明的极化能力强,造成Al

2

O

3

比MgO更倾向于

分子晶体.

体会离子键和共价键之间的联系,两者不是绝对的.可以通过下例看一下离子键与共

价键的关系.

例1测得KBr的μ=10.41D,键长282pm,通过计算说明键的离子百分数.

解:282pm=2.82m,由于μ=qd故q=μ/d=10.41/(4.8×2.82)=

0.77(电子的电量)

所以,在K+、Br-上电荷不是+1、-1,而是0.77,其余电荷在共用,即为共价

成份,故KBr的离子百分数为77%.

六相互极化(附加极化)

Al

2

O

3

中对施加电场作用,使变形,当然对也有极化能力,

但变形性极小,故这部分作用不必考虑;但若不是8e的,而是18e或

(18+2)e的正离子,不考虑自身的变形性是不行的.现考虑阳离子对阴离子的极化,又考

虑阴离子对阳离子的极化,总的结果称相互极化(有时也称为附加极化).ZnI

2

CdI

2

HgI

2

只考虑对I-的极化作用,应得ZnI

2

的极化程度最大的结果,因

为的r最小.即ZnI

2

的熔点、沸点低,而HgI2的熔点、沸点高.但这与实验结果是

不相符的.原因在于没有考虑的变形性,没有考虑相互极化.的变

形性最小,的变形性最大.故相互极化的总结果是HgI

2

最严重.

所以,ZnI

2

,CdI

2

,HgI

2

的熔点m.p.和溶解度S依次降低.因而,在遇到阳离子为

等时,要注意用相互极化解释问题.

七反极化作用

中心的N(V),极化作用很强,使氧的电子变形:

HNO

3

分子中,由于H+的极化能力极强,它使NO

3

-中邻近H+的氧原子的极化与

N(V)的作用相反:

我们称H+的极化作用为反极化作用,意思是与N(V)的效果相反.这种反极化作用

导致O-N键结合力减弱.所以,酸在较低的温度下将分解.

一般含氧酸的盐比含氧酸稳定.H

2

SO

3

,H

2

S

2

O

3

等得不到纯品,但其盐Na

2

SO

3

,Na

2

S

2

O

3

是比较稳定的.以上从阳离子的反极化能力考虑问题.若阳离子相同,则化合物的稳定取

决于中心的极化能力或说抵抗反极化的能力

例如:AgNO

3

444℃分解AgNO

2

140℃分解

N(V)的极化能力比N(III)的极化能力强,或者说抵抗H+,Na+等阳离子的反极化能力

强.故高价含氧酸及其盐比低价含氧酸及其盐(同一中心)稳定.

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