无机化学分子的结构与性质.PPT

1第六章第六章 分子结构与性质分子结构与性质 第一节第一节 键参数键参数2键参数键参数表征化学键性质的物理量表征化学键性质的物理量如如 键能、键长、键角键能、键长、键角36-1-1 键能键能 键能：气体分子每断开键能：气体分子每断开1mol某键时的焓变某键时的焓变 如如E(HCl)=H =431kJmol-1键能可衡量化学键的牢固程度键能可衡量化学键的牢固程度 键能越大，化学键越牢固键能越大，化学键越牢固对双原子分子，键能对双原子分子，键能=键的解离能键的解离能(D)HCl(g)H(g)+Cl(g)298 15K标准态标准态 H2(g)2H(g)298 15K标准态标准态E(HH)=D D =436kJmol-146-1-1 键能键能 对多原子分子对多原子分子,键能键能=逐级解离能的平均值逐级解离能的平均值 H2O(g)H(g)+OH(g)D(HOH)=498 kJmol-1 OH(g)H(g)+O(g)D(OH)=428 kJmol-1 E(OH)=D(HOH)+D(OH)/2=463kJmol-1同一种键在不同分子中同一种键在不同分子中,键能大小可能不同键能大小可能不同 N2O4(g)中中 D(NN)=167 kJmol-1 N2H4(g)中中 D(NN)=247 kJmol-156-1-2键长键长6-1-2 键长键长(Lb)键长：分子内成键两原子核间的平衡距离键长：分子内成键两原子核间的平衡距离键键Lb/pm 键键Lb/pm HH 74.0 HF91.8 ClCl198.8 HCl127.4 BrBr228.4 HBr140.8 II266.6 HI160.8同一种键在不同分子中同一种键在不同分子中,键长基本是个定值键长基本是个定值 键键CC金刚石金刚石乙烷乙烷丙烷丙烷Lb/pm 1541531541556键长越键长越短短，键能越，键能越大大，化学键越，化学键越牢固牢固 键键CCC=CCCLb/pm154134120E/kJmol-1356598813键键CNC=NCNLb/pm147132116E/kJmol-1285616866键键NNN=NNNLb/pm146125109.8E/kJmol-116041894676-1-3 键角键角 键角键角:在分子中两个相邻化学键之间的夹角在分子中两个相邻化学键之间的夹角直线形直线形正四面体形正四面体形三角锥形三角锥形V 形形8第六章第六章 分子结构与性质分子结构与性质 第二节第二节 价键理论价键理论9共价键理论共价键理论现代价键理论是建立在量子力学现代价键理论是建立在量子力学 基础上的，主要有：基础上的，主要有：价键理论价键理论：认为成键电子只能在以化：认为成键电子只能在以化 学键相连的两原子间的区学键相连的两原子间的区 域内运动域内运动分子轨道理论分子轨道理论：认为成键电子可以在：认为成键电子可以在 整个分子区域内运动整个分子区域内运动106-2-1 共价键共价键 实验测知实验测知:H2 核间距核间距74pm H 玻尔半径玻尔半径53pm说明说明H2分子形成时分子形成时：成键电子的轨道发生了重叠，使核间形成了成键电子的轨道发生了重叠，使核间形成了 电子概率密度较大的区域，削弱了两核间的电子概率密度较大的区域，削弱了两核间的 正电排斥，增强了核间电子云对核的吸引，正电排斥，增强了核间电子云对核的吸引，使体系能量降低，形成共价键使体系能量降低，形成共价键共价键：原子间由于成键电子的共价键：原子间由于成键电子的原子轨道原子轨道 重叠重叠而形成的化学键而形成的化学键74pmd共价键的形成共价键的形成以以H2为例为例11价键理论价键理论(电子配对法电子配对法)要点要点两原子靠近时，自旋方向相反的未成两原子靠近时，自旋方向相反的未成 对的价电子可以配对，形成共价键对的价电子可以配对，形成共价键成键电子的原子轨道重叠越多，形成成键电子的原子轨道重叠越多，形成 的共价键越牢固的共价键越牢固最大重叠原理最大重叠原理12共价键特征共价键特征 饱和性饱和性:原子有几个未成对的价电子原子有几个未成对的价电子,一般一般 只能和几个自旋方向相反的电子配对成键只能和几个自旋方向相反的电子配对成键 例例2pNN2pN2 :NN:在特定的条件下，有的成对的价电子能在特定的条件下，有的成对的价电子能被拆开为单电子参与成键被拆开为单电子参与成键例例S3s 3p 3d 3s 3p 3d S+6F:F S F F F /F F13共价键特征共价键特征 方向性方向性:为满足最大重叠原理，成键时原为满足最大重叠原理，成键时原 子轨道只能沿着轨道伸展的方向重叠子轨道只能沿着轨道伸展的方向重叠+_不能成键不能成键能成键能成键14原子轨道的重叠原子轨道的重叠只有当原子轨道对称性相同的部分重叠，只有当原子轨道对称性相同的部分重叠，原子间的概率密度才会增大原子间的概率密度才会增大,形成化学键形成化学键原子轨道重叠的对称性原则原子轨道重叠的对称性原则当两原子轨道以对称性相同的部分当两原子轨道以对称性相同的部分(即即“+”与与“+”、“”与与“”)重叠重叠dxy-pypy-py+px-ss-s+_15只有当原子轨道对称性相同的部分重叠，只有当原子轨道对称性相同的部分重叠，原子间的概率密度才会增大原子间的概率密度才会增大,形成化学键形成化学键原子轨道重叠的对称性原则原子轨道重叠的对称性原则当两原子轨道以对称性不同的部分当两原子轨道以对称性不同的部分(即即”+”与与”-”)重叠，原子间的概率密度几乎等重叠，原子间的概率密度几乎等于零，难以成键于零，难以成键+_+_dxy-p ypx-spx-px py-py dxy-py 16共价键的类型共价键的类型共价键共价键极性共价键极性共价键强极性键强极性键:如如 HCl 弱极性键弱极性键:如如 HI非极性共价键非极性共价键:如如 HH、ClCl按键是否有极性分：按键是否有极性分：按原子轨道重叠部分的对称性分：按原子轨道重叠部分的对称性分：键、键、键、键、键键 17键：原子轨道以键：原子轨道以“头碰头头碰头”的形式重的形式重叠叠 所形成的键所形成的键 对键轴对键轴(x轴轴)具有圆柱形对称性具有圆柱形对称性 p-px xx s-s s-p电子：形成电子：形成键的电子键的电子 18键：原子轨道以键：原子轨道以“肩并肩肩并肩”的形式重的形式重叠叠 所形成的键所形成的键（类镜面对称）（类镜面对称）对对xy平面具有反对称性平面具有反对称性 z z xy y pz-pz即重叠部分对即重叠部分对xy平面平面的上、下两侧，形状的上、下两侧，形状相同、符号相反相同、符号相反电子：形成电子：形成键的电子键的电子19例例N2NNxyz:NN:价键结构式价键结构式NN分子结构式分子结构式化学键示意图化学键示意图 或或 :NN:20键：两个原子相匹配的键：两个原子相匹配的d d轨道以轨道以“面对面对 面面”的方式重叠所形成的键的方式重叠所形成的键 21配位共价键配位共价键含义：凡共用电子对由一个原子单方面含义：凡共用电子对由一个原子单方面 提供所形成的共价键提供所形成的共价键形成条件形成条件：1.一个原子价层有孤电子对一个原子价层有孤电子对(电子给予体电子给予体)2.另一个原子价层有空轨道另一个原子价层有空轨道(电子接受体电子接受体)例例 CO:CO:键键 配键配键键键价键结构式价键结构式:C O:电子式分子结构式电子式分子结构式C=OCO2s 2p2s 2p226-2-2 离子键离子键 离子键离子键本质：阳、阴离子之间的静电引力本质：阳、阴离子之间的静电引力存在：离子晶体和少量气态分子中存在：离子晶体和少量气态分子中特征：无方向性和饱和特征：无方向性和饱和性性23键型过渡键型过渡两原子是形成离子键还是共价键取决于：两原子是形成离子键还是共价键取决于：两原子吸引电子的能力，两原子吸引电子的能力，即两元素电负性的差值即两元素电负性的差值(),越大，键的极性越强。越大，键的极性越强。极性键含有少量离子键和大量共价键成分，极性键含有少量离子键和大量共价键成分，大多数离子键只是离子键成分占优势而已。大多数离子键只是离子键成分占优势而已。24键型过渡键型过渡 H H H I:H Br:H Cl:H F:Na F:2.1-2.1=0 2.5-2.1=0.4 2.8-2.1=0.7 3.0-2.1=0.9 4.0-2.1=1.9 4.0-0.9=3.1非极性键非极性键 极性键极性键 离子键离子键Na+F-电电负负性性差差值值越越大大 键键的的极极性性越越强强，25 第六章第六章 分子结构与性质分子结构与性质 26第三节分子的几第三节分子的几何构型何构型第六章第六章 分子结构与性质分子结构与性质 第三节第三节 分子的几何构型分子的几何构型276-3-1 价键理论的局限性价键理论的局限性价键理论能较好地说明一些双原子分子价价键理论能较好地说明一些双原子分子价 键的形成键的形成 不能很好地说明多原子分子的价键形成和不能很好地说明多原子分子的价键形成和 几何构型几何构型 如如CH4按价键理论按价键理论 C激发激发2s 2s2p 2p应形成四个应形成四个CH 键不键不完全相同。与实际不符完全相同。与实际不符实际测定实际测定正四面体形正四面体形286-3-2 杂化轨道理论杂化轨道理论 杂化轨道理论的要点杂化轨道理论的要点原子成键时原子成键时,参与成键的若干个能级相近参与成键的若干个能级相近 的原子轨道相互的原子轨道相互“混杂混杂”,组成一组新轨道组成一组新轨道 (杂化轨道杂化轨道),这一过程叫原子轨道的这一过程叫原子轨道的“杂化杂化”为解决价键理论的局限性，鲍林在价键为解决价键理论的局限性，鲍林在价键 理论中引入了杂化轨道的概念理论中引入了杂化轨道的概念29杂化轨道理论的要点杂化轨道理论的要点有几个原子轨道参与杂化，就形成几个杂有几个原子轨道参与杂化，就形成几个杂 化轨道化轨道30杂化轨道理论的要点杂化轨道理论的要点杂化轨道比原来未杂化的轨道成键能力强，杂化轨道比原来未杂化的轨道成键能力强，形成化学键的键能大，生成的分子稳定形成化学键的键能大，生成的分子稳定有几个原子轨道参与杂化，就形成几个杂有几个原子轨道参与杂化，就形成几个杂 化轨道化轨道31杂化类型杂化类型sp杂化杂化个个s 轨道个轨道个p 轨道轨道例例 BeCl2Be2s 2s2p 2p激发激发sp杂化杂化sp2pBeClClClBeCl直线形直线形杂化杂化轨道轨道数目数目杂化轨杂化轨道含量道含量轨道轨道夹角夹角杂化轨杂化轨道构型道构型成键成键类型类型分子分子 构型构型实例实例s、p 180直线形直线形 键键 直线形直线形BeCl2、CO2121232杂化类型杂化类型sp2杂化杂化个个s 轨道轨道+2个个p 轨道轨道杂化轨杂化轨道数目道数目杂化轨杂化轨道含量道含量轨道轨道夹角夹角杂化轨道杂化轨道构型构型成键成键类型类型分子分子 构型构型3s、p 120正三角形正三角形 键键 正三角形正三角形23133杂化类型杂化类型sp2杂化杂化个个s 轨道轨道+2个个p 轨道轨道杂化轨杂化轨道数目道数目杂化轨杂化轨道含量道含量轨道轨道夹角夹角杂化轨道杂化轨道构型构型成键成键类型类型分子分子 构型构型3s、p 120正三角形正三角形 键键 正三角形正三角形2313120B F F F例例 BF3Bsp22p2s 2s2p 2p激发激发sp2杂化杂化34杂化类型杂化类型sp3杂化杂化个个s 轨道轨道+3个个p 轨道轨道杂化轨杂化轨道数目道数目杂化轨杂化轨道含量道含量轨道夹轨道夹角角杂化轨道杂化轨道构型构型成键成键类型类型分子分子 构型构型4s、p 109 28 正四面体正四面体 键键 正四面体正四面体341435杂化类型杂化类型sp3杂化杂化个个s 轨道轨道+3个个p 轨道轨道杂化轨杂化轨道数目道数目杂化轨杂化轨道含量道含量轨道夹轨道夹角角杂化轨道杂化轨道构型构型成键成键类型类型分子分子 构型构型4s、p 109 28 正四面体正四面体 键键 正四面体正四面体3414例例 CH4C2s 2s2p 2p激发激发sp3杂化杂化sp3109 28 CHHHH36杂化类型杂化类型不等性不等性sp3杂化杂化例例 NH3N2s2p不等性不等性sp3杂化杂化不等性不等性sp337杂化类型杂化类型不等性不等性sp3杂化杂化例例 H2O O不等性不等性sp3不等性不等性sp3杂化杂化2s2p折线折线(V)形形38杂化类型杂化类型spsp2sp3杂化轨道杂化轨道构型构型直线形直线形三角三角形形四面体形四面体形杂化轨道杂化轨道中孤电子中孤电子对数对数分子几何分子几何构型构型直线形直线形三角三角形形正四面体正四面体 三角锥三角锥V形形实例实例BeCl2 CO2BF3 SO3CH4、CCl4 SiH4NH3H2O键角键角180120109 28 107 18 104 45 分子极性分子极性无无无无无无有有有有39其它杂化类型其它杂化类型 如如 s-p-d 或或 d-s-p例例 SF6 sp3d2杂化杂化40 第六章第六章 分子结构与性质分子结构与性质 41第六章第六章 分子结构与性质分子结构与性质 第四节第四节 分子轨道理论分子轨道理论42不能解释有的分子的结构和性质不能解释有的分子的结构和性质 如如 O2O O2s 2s2p 2pO?O O=O 根据价键理论，氧分子中有一个根据价键理论，氧分子中有一个 键和一个键和一个 键，其电子全部成对。键，其电子全部成对。但经磁性实验测定，氧分子有两个不成对但经磁性实验测定，氧分子有两个不成对 的电子，自旋平行，表现出顺磁性。的电子，自旋平行，表现出顺磁性。价键理论的局限性价键理论的局限性43不能解释有的分子的结构和性质不能解释有的分子的结构和性质 如如 O2O O2s 2s2p 2pO?O O=O 不能解释不能解释H2+的稳定存在的稳定存在:(HH)+价键理论的局限性价键理论的局限性能成功地说明许多分子的结构和反应性能能成功地说明许多分子的结构和反应性能分子轨道理论的崛起分子轨道理论的崛起446-4-1 分子轨道的基本概念分子轨道的基本概念分子轨道由原子轨道组合而成，其数目等分子轨道由原子轨道组合而成，其数目等于原子轨道数目之和。于原子轨道数目之和。分子中电子的分布和在原子中分布相同：分子中电子的分布和在原子中分布相同：遵守泡里原理、能量最低原理和洪德规则。遵守泡里原理、能量最低原理和洪德规则。电子进入分子轨道后，若体系能量降低，电子进入分子轨道后，若体系能量降低，即能成键。即能成键。把分子作为一个整体，电子在整个分子中把分子作为一个整体，电子在整个分子中运动。分子中的每个电子都处在一定的分运动。分子中的每个电子都处在一定的分子轨道上，具有一定的能量。子轨道上，具有一定的能量。456-4-2 分子轨道的形成分子轨道的形成s-s原子轨道的组合原子轨道的组合+_+ns ns ns*ns能能量量 ns*ns成键轨道成键轨道能量能量 轨道轨道电子电子 沿键沿键轴对轴对称分称分布布 反键轨道反键轨道能量能量1s 1s*nsnsA.O M.O A.O能量例例 H246p-p原子轨道的组合原子轨道的组合*npx对含键轴对含键轴 平面反对称平面反对称 沿键轴沿键轴 对称对称 反键轨道反键轨道 电子电子 轨道轨道 能能 量量成键轨道成键轨道 能能 量量反键轨道反键轨道 电子电子 轨道轨道 成键轨道成键轨道 npx*npx*npz npz_+能量npx npx_+_+_+_+_+_+npx+_-_+_+_+_+npz npz_+_能量*npz npz-476-4-2分子轨道的形成分子轨道的形成6-4-3 分子轨道的能级分子轨道的能级每种分子的每个分子轨道都有确定的能量，每种分子的每个分子轨道都有确定的能量，不同种分子的分子轨道能量是不同的，不同种分子的分子轨道能量是不同的，可通过光谱实验确定。可通过光谱实验确定。48O2、F2分子的分子轨道能级分子的分子轨道能级2s2p1s2p*2p*2p*2s*1s1s1s2s2s2p2pA.O M.O A.O能能量量49O2、F2分子，分子轨道的能级分子，分子轨道的能级2s2p1s2p*2p*2p*2s*1s1s1s2s2s2p2pA.O M.O A.O能能量量例例F2F2(1s)2(*1s)2 (2s)2(*2s)2 (2px)2(2py)2 (2pz)2(*2py)2 (*2pz)2F2分子轨道式分子轨道式 1s22s22p5F 电子分布式电子分布式?FF?分子结构式分子结构式502s2p1s2p*2p*2p*2s*1s1s1s2s2s2p2pA.O M.O A.O能能量量第一、二周期同核双第一、二周期同核双原子分子原子分子(除除O2、F2外外)的分子轨道能级的分子轨道能级 51能能量量A.O M.O A.O1s1s2s2s2p2p2s2p1s2p*2p*2p*2s*1s例例 N2N2(1s)2(*1s)2 (2s)2(*2s)2 (2py)2(2pz)2 (2px)2 N2 分子轨道式分子轨道式 1s22s22p3N 电子分布式电子分布式?NN?价键结构式价键结构式分子结构式分子结构式?N N?526-4-4 分子轨道的应用分子轨道的应用推测分子的存在和阐明分子的结构推测分子的存在和阐明分子的结构H2 Li2分子轨道分子轨道 能级能级 示意图示意图分子轨道式分子轨道式H2(1s)1Li2KK(2s)2价键结构式价键结构式H H+Li Li键的名称键的名称单电子单电子键键键键(普通普通)是否存在是否存在存在存在存在存在53Be2 分子轨道分子轨道 能级能级 示意图示意图分子轨道式分子轨道式Be2KK(1s)2(*1s)2是否存在是否存在不存在不存在1s 1s*1s1s54He2 He2+分子轨道分子轨道 能级能级 示意图示意图分子轨道式分子轨道式 He2(1s)2(*1s)2 He2(2s)2(*1s)1价键结构式价键结构式He He+键的名称键的名称三电子三电子键键 是否存在是否存在不存在不存在存在存在55描述分子的结构稳定性描述分子的结构稳定性键级键级分子中净成键电子数的一半分子中净成键电子数的一半净成键电子数净成键电子数成键轨道电子数反键轨道电子数成键轨道电子数反键轨道电子数键级键级=22分子分子He2H2 H2N2键级键级键能键能/(kJmol-1)02564369462-22=01-0 12 2=2-02=110-42=3一般来说一般来说,键级越大键级越大,键能越大键能越大,分子越稳定。分子越稳定。注意：键级只能粗略估计分子稳定性的相注意：键级只能粗略估计分子稳定性的相 对大小，实际上键级相同的分子稳对大小，实际上键级相同的分子稳 定性也有差别。定性也有差别。+56预言分子的磁性预言分子的磁性顺磁性顺磁性是指具有未成对电子的分子在是指具有未成对电子的分子在 磁场中顺磁场方向排列的性质磁场中顺磁场方向排列的性质 具有此性质的物质具有此性质的物质顺磁性物质顺磁性物质反磁性反磁性是指无未成对电子的分子在磁是指无未成对电子的分子在磁 场中无顺磁场方向排列的性质场中无顺磁场方向排列的性质 具有此性质的物质具有此性质的物质反磁性物质反磁性物质572s2p1s2p*2p*2p*2s*1s1s1s2s2s2p2pA.O M.O A.O能能量量例例 O2O2KK(2s)2(*2s)2(2px)2(2py)2(2pz)2 (*2py)1(*2pz)1O2 分子轨道式分子轨道式 1s22s22p4O 电子式电子式?OO?价键结构式价键结构式1个个键键、2个三电子个三电子 键键 O2为顺磁性物质为顺磁性物质 58 第六章第六章 分子结构与性质分子结构与性质 59第五节分子间力和氢键第五节分子间力和氢键第六章第六章 分子结构与性质分子结构与性质 第五节第五节 分子间力和氢键分子间力和氢键60分子间力分子间力 气体液化成液体，液体凝固成固体。气体液化成液体，液体凝固成固体。表明在物质分子间还存在着相互作用力，表明在物质分子间还存在着相互作用力，这种分子间力称为范德华力。这种分子间力称为范德华力。分子间力是决定物质的沸点、熔点、分子间力是决定物质的沸点、熔点、气化热，熔化热、溶解度、表面张力、气化热，熔化热、溶解度、表面张力、粘度等性质的主要因素。粘度等性质的主要因素。616-5-1 分子的极性和变形性分子的极性和变形性6-5-1 分子的极性和变形性分子的极性和变形性 分子的极性分子的极性产生：产生：每个分子都由带正电的原子核和带每个分子都由带正电的原子核和带 负电的电子组成，由于正负电荷数量相负电的电子组成，由于正负电荷数量相 等，所以整个分子是电中性的。等，所以整个分子是电中性的。电荷中心电荷中心正电荷或负电荷的集中点正电荷或负电荷的集中点 如果分子的正电荷中心和负电荷中如果分子的正电荷中心和负电荷中 心不重合在同一点上心不重合在同一点上,那么分子就具有那么分子就具有 极性。极性。62分子的极性分子的极性双原子分子双原子分子两个相同原子组成的分子，正、负电荷两个相同原子组成的分子，正、负电荷中心重合，不具有极性，为非极性分子。中心重合，不具有极性，为非极性分子。例例 H2 HHHClHCl+_ 不同原子组成的分子，负电荷中心比不同原子组成的分子，负电荷中心比正电荷中心更偏向电负性大的原子，使正电荷中心更偏向电负性大的原子，使正、负电荷中心不重合，为极性分子。正、负电荷中心不重合，为极性分子。即即 双原子分子双原子分子 分子的极性取决于键的极性分子的极性取决于键的极性 有极性键的分子一定是极性分子有极性键的分子一定是极性分子 极性分子一定含有极性键极性分子一定含有极性键 63分子的极性分子的极性多原子分子多原子分子 分子的极性分子的极性 键的极性键的极性 分子的几何构型分子的几何构型例例 H2O+_+_HHO极性分子极性分子CO2非极性分子非极性分子+_+_+_OOC64分子的极性分子的极性键的极性键的极性 取决于成键两原子共用电子对的偏离取决于成键两原子共用电子对的偏离分子的极性分子的极性 取决于分子中正取决于分子中正、负电荷中心是否重合负电荷中心是否重合 分子分子Br2NO H2SCS2BF3CHCl3键的极性键的极性 非极非极性性极性极性极性极性 极性极性极性极性极性极性几何构型几何构型 直线直线 直线直线 V形形 直线直线 正三角形正三角形四面体四面体分子极性分子极性 非极非极性性极性极性极性极性 非极非极性性非极性非极性极性极性分子类型分子类型离子型离子型 极性极性 非极性非极性+_+65分子的极性分子的极性偶极距偶极距()分子中电荷中心的电荷量分子中电荷中心的电荷量(q)与正、负电与正、负电荷中心距离荷中心距离(d)的乘积的乘积=q dd偶极长度偶极长度;库库米米(Cm)d+q_q=0 非极性分子非极性分子 极性分子极性分子,越大越大,分子极性越强分子极性越强 依次减弱依次减弱分子极性分子极性1.272.633.616.40/(10-30Cm)HIHBrHClHFHX根据根据可以推断某些分子的几何构型可以推断某些分子的几何构型 如如CS2=0 则为直线形分子则为直线形分子 SO2=5.33 则为则为V形分子形分子 66分子的变形性分子的变形性非极性分子在电场作用下，电子云与核发非极性分子在电场作用下，电子云与核发 生相对位移，分子变形，并出现偶极，这生相对位移，分子变形，并出现偶极，这 种偶极称为诱导偶极。种偶极称为诱导偶极。分子的形状发生变化，这种性质叫分子的分子的形状发生变化，这种性质叫分子的 变形性。变形性。这一变化过程叫分子极化。这一变化过程叫分子极化。+_+_(诱导诱导)E E 电场强度电场强度 极化率极化率 E一定时一定时,越大越大,分子变形性越大。分子变形性越大。67分子的变形性分子的变形性极性分子极性分子取向取向 变形变形定向极化定向极化 变形极化变形极化固有偶极固有偶极 诱导偶极诱导偶极分子的偶极分子的偶极=固有偶极固有偶极+诱导偶极诱导偶极极性分子本身是个微电场，因而极性分子本身是个微电场，因而:极性分子与极性分子之间，极性分子与极性分子之间，极性分子与非极性分子之间极性分子与非极性分子之间 也会发生极化作用也会发生极化作用+_+_686-5-2 分子间力分子间力6-5-2 分子间力分子间力 分子间力的种类分子间力的种类色散力色散力 诱导力诱导力 取向力取向力69分子间力的产生分子间力的产生非极性分子与非极性分子之间非极性分子与非极性分子之间非极性分子正负电荷中心重合，分子没有非极性分子正负电荷中心重合，分子没有极性。但电子在运动，原子核也在不停地极性。但电子在运动，原子核也在不停地振动。使原子核与电子云之间发生瞬时的振动。使原子核与电子云之间发生瞬时的相对位移。正、负电荷中心暂时不重合，相对位移。正、负电荷中心暂时不重合，产生瞬时偶极。这种瞬时偶极尽管存在时产生瞬时偶极。这种瞬时偶极尽管存在时间极短间极短,但电子和原子核总在不停地运动但电子和原子核总在不停地运动,瞬时偶极不断地出现。瞬时偶极不断地出现。色散力色散力分子间由于瞬时偶极分子间由于瞬时偶极 所产生的作用力所产生的作用力+_70分子间力的产生分子间力的产生非极性分子与极性分子之间非极性分子与极性分子之间 1.由于电子与原子核的相对运动，极性由于电子与原子核的相对运动，极性分子也会出现瞬时偶极，所以非极性分子分子也会出现瞬时偶极，所以非极性分子与极性分子之间也存在与极性分子之间也存在色散力。色散力。2.非极性分子在极性分子固有偶极作用非极性分子在极性分子固有偶极作用下，发生变形，产生诱导偶极，下，发生变形，产生诱导偶极，诱导偶极诱导偶极与固有偶极之间的作用力称为诱导力。与固有偶极之间的作用力称为诱导力。71分子间力的产生分子间力的产生极性分子与极性分子之间极性分子与极性分子之间 3.存在存在色散力。色散力。2.极性分子定向极化后，会进一步产生诱极性分子定向极化后，会进一步产生诱 导偶极，存在导偶极，存在诱导力。诱导力。1.极性分子相互靠近时，发生定向极化，极性分子相互靠近时，发生定向极化，由固有偶极的取向而产生的作用力称由固有偶极的取向而产生的作用力称 为取向力。为取向力。+_+_72分子间力的产生分子间力的产生分子分子分子间力种类分子间力种类非极性分子非极性分子-非极性分子非极性分子色散力色散力非极性分子非极性分子-极性分子极性分子色散力、诱导力色散力、诱导力极性分子极性分子-极性分子极性分子色散力、诱导力、色散力、诱导力、取向力取向力73分子间力的特点分子间力的特点是一种电性作用力是一种电性作用力作用距离短作用距离短,作用范围仅为几百皮米作用范围仅为几百皮米(pm)作用能小，一般为几到几十千焦每摩尔，作用能小，一般为几到几十千焦每摩尔，比键能小比键能小 12个数量级个数量级无饱和性和方向性无饱和性和方向性对大多数分子来说，以色散力为主对大多数分子来说，以色散力为主(除极除极 性很大且存在氢键的分子，如性很大且存在氢键的分子，如H2O外外)74对大多数分子来说，以色散力为主对大多数分子来说，以色散力为主(除极除极 性很大且存在氢键的分子，如性很大且存在氢键的分子，如H2O外外)分子分子E(取向取向)E(诱导诱导)E(色散色散)E(总总)kJmol-1 kJmol-1 kJmol-1 kJmol-1 Ar0.0000.0008.498.49CO0.0030.0088.748.75HI0.0250.11325.825.9HBr0.6860.50221.923.1HCl3.301.0016.821.1NH313.31.5514.929.8H2O36.31.928.9947.275分子间力的影响因素分子间力的影响因素分子间距离：分子间距离越大，分子间距离：分子间距离越大，分子间力越弱分子间力越弱取向力：温度越高，取向力越弱取向力：温度越高，取向力越弱 分子的偶极矩越大分子的偶极矩越大,取向力越强取向力越强 诱导力：诱导力：极性分子的偶极矩越大极性分子的偶极矩越大 非极性分子的极化率越大非极性分子的极化率越大诱导力越强诱导力越强色散力：分子的极化率越大色散力：分子的极化率越大,色散力越强色散力越强 76分子间力对物质性质的影响分子间力对物质性质的影响 1010-40-40C Cm m2 2V V-1-1熔点熔点 沸点沸点 溶解度溶解度H2O乙醇乙醇丙酮丙酮He0.225-272.2-268.9 0.1370.599 0.684Ne0.436-248.67-245.9 0.1740.8571.15Ar1.813-189.2-185.7 0.4146.548.09Kr2.737-156.0-152.7 0.888Xe4.451-111.9-1071.94Rn6.029-71-61.84.14211.2 254.9/(10-40 Cm2V-1)1.655.897.33一般来说一般来说,结构相似的同系结构相似的同系 列物质相对分子列物质相对分子 质量越大质量越大,分子变形性越大分子变形性越大,分子间力越强，分子间力越强，熔、沸点越高。熔、沸点越高。77分子间力对物质性质的影响分子间力对物质性质的影响 1010-40-40C Cm m2 2V V-1-1熔点熔点 沸点沸点 溶解度溶解度H2O乙醇乙醇丙酮丙酮He0.225-272.2-268.9 0.1370.599 0.684Ne0.436-248.67-245.9 0.1740.8571.15Ar1.813-189.2-185.7 0.4146.548.09Kr2.737-156.0-152.7 0.888Xe4.451-111.9-1071.94Rn6.029-71-61.84.14211.2 254.9/(10-40 Cm2V-1)1.655.897.33溶质或溶剂分子的变形性越大，溶质或溶剂分子的变形性越大，分子间力越大，溶解度越大。分子间力越大，溶解度越大。786-5-3氢键氢键6-5-3 氢键氢键 t/周期数周期数2 3 4 5 2 3 4 5 同周期氢化物熔、沸点随相对分子质量的同周期氢化物熔、沸点随相对分子质量的增大而升高，但增大而升高，但NH3、H2O、HF特殊。特殊。H2OH2SH2SeH2TeHFHClHBrHINH3PH3AsH3SbH3CH4SiH4GeH4SnH4CH4SiH4GeH4SnH4SbH3 100 0-100-200NH3 PH3 AsH3 HFHClHBrHIH2OH2SH2SeH2Te熔点熔点沸点沸点79氢键的形成氢键的形成同种分子内的氢键同种分子内的氢键如如 F F H H H H F F F 163pm140255pmF的电负性大，其共用电子对强烈偏向的电负性大，其共用电子对强烈偏向F，H只有一个电子，其电子云偏向只有一个电子，其电子云偏向F后后,几乎几乎 呈质子，对附近另一个呈质子，对附近另一个HF分子中的分子中的F产生产生 静电吸引作用静电吸引作用,该静电吸引作用力为氢键。该静电吸引作用力为氢键。80氢键的形成氢键的形成同种分子间的氢键同种分子间的氢键如如 F F H H H H F F F 163pm140255pm不同种分子间的氢键不同种分子间的氢键 H H HN HO H或或 H H HNH OH通式：通式：XHY81氢键的强度氢键的强度可用氢键键能表示可用氢键键能表示通式：通式：XHY即每拆开即每拆开1mol H Y键所需的能量键所需的能量氢键键能氢键键能一般一般 42kJ mol 1，远小于正常，远小于正常 共价键键能，与分子间力差不多。共价键键能，与分子间力差不多。如如H2O 氢键键能为氢键键能为18 83 kJ mol 1 OH键能为键能为463 kJ mol 1 82分子内的氢键分子内的氢键如如H O O N O硝酸硝酸O O N H O邻硝基苯酚邻硝基苯酚分子内氢键由于受环状结构的限制，分子内氢键由于受环状结构的限制，XHY往往不在同一直线上。往往不在同一直线上。83氢键形成对物质性质的影响氢键形成对物质性质的影响熔、沸点熔、沸点分子间的氢键存在使熔、沸点升高分子间的氢键存在使熔、沸点升高如如 HF、H2O、NH3 分子内的氢键存在使熔、沸点降低分子内的氢键存在使熔、沸点降低如如氢键氢键熔点熔点邻硝基苯酚邻硝基苯酚分子内分子内45间位硝基苯酚间位硝基苯酚分子间分子间96对位硝基苯酚对位硝基苯酚分子间分子间11484氢键形成对物质性质的影响氢键形成对物质性质的影响溶解度溶解度在极性溶剂中，若溶质和溶剂间存在氢键在极性溶剂中，若溶质和溶剂间存在氢键,则会使溶质的溶解度增大则会使溶质的溶解度增大如如 HF、NH3 在在H2O的溶解度较大的溶解度较大粘度增大粘度增大 如甘油、磷酸、浓硫酸均因分子间如甘油、磷酸、浓硫酸均因分子间 氢键的存在，为粘稠状液体氢键的存在，为粘稠状液体密度：液体分子间的氢键存在，使分子密度：液体分子间的氢键存在，使分子 发生缔合现象发生缔合现象如如nHF (HF)n 缔合缔合85 第六章第六章 分子结构与性质分子结构与性质