分子的极性和分子间作用力
分子间的作用力
分子间的作用力上面已经讨论了三种基本类型的化学键，它们都是分子内部原子间较强的结合力，是决定分子化学性质的主要因素。
在分子与分子之间还存在着较弱的作用力，它是决定物质的沸点、熔点、溶解度等物理性质的重要因素。
为了更好地说明分子间作用力，先谈一下分子极化的问题。
一、分子极化任何分子都有正、负电重心，任何分子又都有变形的性能。
因而在外电场的作用下，分子的电荷重心可发生相对的位移，即分子发生变形，这个过程就叫分子的极化（被极化）。
例如非极性分子，正、负电重心是重合的，但在外电场作用下，正负电重心可被拉开，发生变形并产生偶极（图3－59），这叫诱导偶极（外电场除去，偶极也消除）。
对于极性分子，其本身具有偶极这叫固有偶极，在没有外电场作用时极性分子的固有偶极由于热运动，而杂乱排列。
但在外电场作用下杂乱无章的极性分子可按电场方向定向排列起来，同时由于电场的作用而使偶极加大（固有偶极加诱导偶极）产生一定的变形（图3－60）。
由上可看出，无论非极性分子还是极性分子在外电场作用下都可发生极化作用。
二、分子间力的形成如果将外电场换成极性分子自身所产生的电场，这就与上述情况相似，彼此有相互作用，也就产生了分子间力，下面就分别来分析这方面的情况。
1.取向力当极性分子和极性分子相互接近时，它们的固有偶极的同极相斥而异极相吸，就使得极性分子按一定方向排列（图3－61），因而产生了分子间的作用力，这种力叫取向力。
显然，极性分子的偶极矩越大，取向力越大。
这种力只存在于极性分子与极性分子之间。
2.诱导力当极性分子和非极性分子相接近时，非极性分子在极性分子的固有偶极的作用下，发生极化，而产生诱导偶极，然后诱导偶极与极性分子固有偶极相互吸引（图3——62）。
这种由于诱导偶极而产生的作用力，称为诱导力。
这种力产生于极性分子与非极性分子之间，当然极性分子与极性分子之间也互相诱导，因而也有这种力。
3.色散力非极性分子与非极性分子之间有无作用力？实验指出，N2、O2、H2……等气体，只要充分降温，都可以转变成液态和固态。
第四章 分子结构——分子间的作用力、氢键、离子极化理论
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键的极性的增大 离子键向共价键的过渡 图4-55 由离子键向共价键的过渡
(1) 离子的极化力和变形性 离子的极化力 极化力和
极化力( 极化力(φ )—— 一种离子使邻近的异性离子极化而
变形的能力，通常阳离子极化力占主导 阳离子极化力占主导。 变形的能力，通常阳离子极化力占主导。
Z* φ 极化力 ∝ r
表4-14 分子间的作用能 ⋅mol-1)的分配 分子间的作用能(kJ⋅ 的分配
范德华力对共价化合物物理性质的影响： 范德华力对共价化合物物理性质的影响： 物理性质的影响
分子间范德华力的大小可说明共价化合物间 分子间范德华力的大小可说明共价化合物间 范德华力的大小可说明共价化合物 的物理性质差异： 的物理性质差异： 熔点、沸点的高低，溶解度的大小， 如，熔点、沸点的高低，溶解度的大小， 液化、 等等。 液化、结晶现象及相似相溶原理 ••• 等等。
d→偶极长→正电荷重心和负电荷重心的距离。偶极长 、 →偶极长→正电荷重心和负电荷重心的距离。偶极长d、 偶极子电荷q 是无法测定的， 偶极子电荷 是无法测定的，但偶极矩 µ 可通过实验测得
µ 的单位为 德拜 ， 1D = 3.33×10-30 C·m。 的单位为D(德拜 德拜)， × 。
因为一个电子的电量是1.6× 因为一个电子的电量是 ×10-19C，分子的直径在 -10 m ，分子的直径在10 数量级，所以，分子电偶极矩大小数量级为10 数量级，所以，分子电偶极矩大小数量级为 -30(C·m)。 。
极性分子的这种 固有偶极叫做 叫做永久偶 固有偶极叫做永久偶 极矩µ 。 外电场影响下所 外电场影响下所 产生的偶极叫 产生的偶极叫诱导偶 诱导偶极矩(∆ 极。诱导偶极矩 ∆µ) 的大小与外电场强度 成正比。 成正比。
分子的极性极性与分子间力的关系
分子的极性极性与分子间力的关系分子的极性与分子间力的关系分子的极性是指分子中正电荷和负电荷的分布不均匀，导致分子整体呈现正电荷和负电荷的分布情况。
而分子间力是指分子之间相互作用的力量。
分子的极性与分子间力之间存在密切的关系，下面将对这两者之间的关系进行探讨。
一、极性分子与分子间力的关系极性分子是指由于分子内部的化学键以及原子团的不对称性，使得分子整体呈现正负电荷不均匀分布的特性。
这种不均匀的电荷分布导致极性分子之间会存在分子间力作用。
1.氢键氢键是极性分子之间的一种较强的分子间力。
在氢键中，部分氢原子与高电负性的氧、氮或氟原子结合，形成了较强的键能。
这种键能较大的氢键作用使得极性分子之间的吸引力增强，因此在极性分子之间形成了较为稳定的分子间力。
例如，水分子就是一种极性分子，其中的氢原子与氧原子之间形成氢键。
由于水分子之间的氢键作用较强，使得水分子相互吸引，并且在常温下呈现液体状态。
2.静电吸引力极性分子中电荷的不均匀分布导致极性分子之间存在着静电吸引力。
正电荷与负电荷之间的相互吸引力使得极性分子相互吸引，形成分子间力。
例如，氯化钠（NaCl）是一种离子化合物，其中的钠离子和氯离子之间通过静电力相互吸引，形成离子晶体。
这种分子间力使得氯化钠具有较高的熔点和沸点。
二、非极性分子与分子间力的关系与极性分子不同，非极性分子的电荷分布相对均匀，导致分子间存在较弱的分子间力。
1.范德华力范德华力是非极性分子之间的一种相互作用力。
它是由于分子内部的电子在不同位置的瞬时分布而引起的，是一种短程力。
这种力是瞬时诱导出来的，对分子间力的贡献较小。
例如，氧气（O2）是一种非极性分子，其中的氧原子与氧原子之间通过范德华力相互吸引。
由于氧气分子的范德华力较弱，因此氧气具有较低的沸点和熔点。
2.分散力非极性分子之间也存在着一种称为分散力的分子间力。
分散力是非极性分子中不均匀的电子云分布导致的相互作用力。
例如，苯（C6H6）是一种非极性分子，其中的碳原子与碳原子之间通过分散力相互吸引。
分子间作用力的类型
分子间作用力的类型
分子间作用力的类型包括以下几种：
1. 范德华力：是分子之间产生的短程力，可以被看作是由于分子极化或诱导极化引起的电荷分布不均而产生的吸引力。
范德华力较弱，只在非常接近的分子之间起作用。
2. 氢键：是一种特殊的范德华力，通常发生在氢原子与高电负性原子（如氧、氮和氟）之间。
氢键的形成使得分子之间的结合更强，常见于水分子之间以及含有氢键的有机分子中。
3. 极性相互作用：是极性分子之间的相互作用力。
极性分子由于电荷分布的不均匀而具有正负电荷区域，这些电荷区域之间会发生吸引作用。
极性相互作用比范德华力强，但仍比化学键弱。
4. 离子键：是由于正负离子之间的电荷相互作用而形成的化学键。
离子键较强，通常发生在金属和非金属之间，形成离子化合物。
5. 高分子间作用力：高分子间的作用力主要有两种类型，一种是由于范德华力、极性相互作用和氢键等非共价键作用力导致的物理交联；另一种是由于共价键的形成产生的化学交联，如交联聚合物。
这些作用力可以使高分子在溶液或固体中形成稳定的结构。
需要注意的是，这些作用力通常是同时存在的，不同类型的作用力在不同的情况下可能有不同的相对重要性。
分子间作用力和氢键1
子间力小，硬度不大，含有极性基因的有机玻 璃等物，分子间力较大，硬度较大。
氢键
一、氢键是怎样形成的？ 氢键是由电负性较大的原子Y(通常是N,O,F) 以其孤对电子吸引强极性键H-X（X通常是 N,O,F）中的H原子形成的。 氢键通式： X—H……Y
形成氢键必须具备的条件：
分子的变形性与分子的结构、分子的大小 有关。分子结构相似，变形性主要取决于 分子的大小，分子越大，其变形性就越大。
对于极性分子，其自身就存在着偶极，成为 固有偶极或永久偶极。气态的极性分子在空间 无规律的运动着，在外加电场的作用下，分子 的正极偏向电场的负极，分子的负极偏向电场 的正极。，所有的极性分子都依电场的方向而 取向，该过程叫做分子的定向极化。同时在外 加电场的作用下，分子也会发生变形，产生诱 导偶极，所以，极性分子在外加电场中的偶极 是固有偶极与诱导偶极之和，分子的极性也进 一步加强。
氨合物、无机酸和某些有机化合物如 有机羧酸、醇、胺等分子间。特别是 在DNA分子中，碱基对通过氢键将两 条多肽链连接组成双螺旋结构，并在 DNA的复制过程中起着很重要的作用。
（2）分子内存在氢键的物质，其熔、 沸点常比没有氢键的同系列物质要降 低。
如有分子内氢键的邻硝基酚熔点 （45℃）比有分子间氢键的间位硝基 苯酚（以熔点定96℃）和对位硝基苯 酚的熔点（114℃）都低。
OH O
HC
CH
OHO
（2）除了分子间可以行形成氢键 外，分子内也可以形成氢键。 如 HNO3
再例如： 邻位硝基苯酚中的羟基O— H也可与硝基的氧原子生成氢键。
二、氢键的健长
从对氢键键长不同出发，对氢键产生两种 不同的理解：
①“X—H……Y”把整个结构叫氢键。这 样键长指X与Y间距离，如“F—H…F”键长 为255Pm。
分子间的作用力(精)
分子间的作用力上面已经讨论了三种基本类型的化学键，它们都是分子内部原子间较强的结合力，是决定分子化学性质的主要因素。
在分子与分子之间还存在着较弱的作用力，它是决定物质的沸点、熔点、溶解度等物理性质的重要因素。
为了更好地说明分子间作用力，先谈一下分子极化的问题。
一、分子极化任何分子都有正、负电重心，任何分子又都有变形的性能。
因而在外电场的作用下，分子的电荷重心可发生相对的位移，即分子发生变形，这个过程就叫分子的极化（被极化）。
例如非极性分子，正、负电重心是重合的，但在外电场作用下，正负电重心可被拉开，发生变形并产生偶极（图3－59），这叫诱导偶极（外电场除去，偶极也消除）。
对于极性分子，其本身具有偶极这叫固有偶极，在没有外电场作用时极性分子的固有偶极由于热运动，而杂乱排列。
但在外电场作用下杂乱无章的极性分子可按电场方向定向排列起来，同时由于电场的作用而使偶极加大（固有偶极加诱导偶极）产生一定的变形（图3－60）。
由上可看出，无论非极性分子还是极性分子在外电场作用下都可发生极化作用。
二、分子间力的形成如果将外电场换成极性分子自身所产生的电场，这就与上述情况相似，彼此有相互作用，也就产生了分子间力，下面就分别来分析这方面的情况。
1.取向力当极性分子和极性分子相互接近时，它们的固有偶极的同极相斥而异极相吸，就使得极性分子按一定方向排列（图3－61），因而产生了分子间的作用力，这种力叫取向力。
显然，极性分子的偶极矩越大，取向力越大。
这种力只存在于极性分子与极性分子之间。
2.诱导力当极性分子和非极性分子相接近时，非极性分子在极性分子的固有偶极的作用下，发生极化，而产生诱导偶极，然后诱导偶极与极性分子固有偶极相互吸引（图3——62）。
这种由于诱导偶极而产生的作用力，称为诱导力。
这种力产生于极性分子与非极性分子之间，当然极性分子与极性分子之间也互相诱导，因而也有这种力。
3.色散力非极性分子与非极性分子之间有无作用力？实验指出，N2、O2、H2……等气体，只要充分降温，都可以转变成液态和固态。
分子的极性与分子间力
分子的极性与分子间力在化学中，分子的极性是指分子中正电荷和负电荷的离散程度。
分子的极性与分子间力之间存在着密不可分的关系。
本文将探讨分子的极性对分子间力的影响，并进一步分析分子间力的种类和性质。
一、分子的极性分子的极性是由分子内部化学键的极性所决定的。
根据分子中不同原子的电负性差异，可以将分子分为极性分子和非极性分子两种。
1. 极性分子极性分子中的原子具有明确的正负电性，且分子整体呈现出正负电荷的分布差异。
例如，水分子（H2O）中的氧原子对电子的亲和力更强，因而呈现出部分负电荷；而氢原子对电子的亲和力较弱，相对呈现出部分正电荷。
这种分子的极性导致水分子之间的吸引相对较强。
2. 非极性分子非极性分子中的化学键相对电性相等或相近，导致没有明确的正负电荷分布。
例如，二氧化碳（CO2）中的碳氧键是非极性的，因此CO2分子整体上是非极性的。
在非极性分子中，由于没有明显的电荷差异，分子之间的吸引力较弱。
二、分子间力分子间力是指分子之间的相互作用力，决定了物质的性质和相互作用方式。
分子间力可以分为三种主要类型：静电力、偶极-偶极相互作用力和范德华力。
1. 静电力静电力是由分子中的正负电荷相互作用而产生的力。
在极性分子中，由于正负电荷之间的吸引作用，静电力比较明显。
例如，水中的氧原子带负电荷，氢原子带正电荷，因此水分子之间的静电力较强。
2. 偶极-偶极相互作用力偶极-偶极相互作用力是指极性分子之间的力。
这种相互作用是由于分子的极性导致正负电荷之间的相互吸引。
具有较大极性的分子会显示出较强的偶极-偶极相互作用，例如氯化氢（HCl）分子。
3. 范德华力范德华力是非极性分子之间的相互作用力。
这种力是由于分子中的临时极化而产生的。
即使非极性分子本身没有明确的正负电荷，但在某些情况下，分子中的电子分布可以产生暂时的电荷差异，从而引发范德华力。
丙烷（C3H8）就是一个例子，它是由非极性分子组成的，并且分子之间的吸引是由范德华力主导的。
分子间作用力范围
分子间作用力范围
分子间作用力范围指的是分子之间相互作用的距离范围。
这种相互作用是由于分子间的电荷分布和极性不同引起的。
在化学反应或物质的性质中，分子间作用力起着非常重要的作用。
分子间作用力范围包括范德华力、静电力、氢键等。
其中，范德华力是由于分子间瞬时极性引起的吸引力；静电力是由于分子间电荷分布不均引起的吸引力和斥力；氢键是由于分子中的氢原子和带有电负性原子的分子间的相互作用引起的。
不同的分子间作用力范围决定了分子间的分布和相互作用方式，进而影响到物质的性质。
例如，在液态和气态中，分子间作用力比较弱，分子间距离较大，因此这些物质具有较大的体积和较弱的密度；而在固态中，分子间作用力比较强，分子间距离较小，因此这些物质具有较小的体积和较大的密度。
分子间作用力范围也是化学反应的重要因素之一。
在化学反应中，分子间的相互作用方式决定了反应的速率和产物的类型。
因此，理解分子间作用力范围对于研究化学反应和设计新的材料具有重要意义。
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128
40
23.11 26.00
8.50
-98.5 -50.8
-67
-35.4
熔点/℃
沸点/℃
-219.6 -101.0 -7.2 113.5
A
-188.1 -34.6 58.8 184.4
15
【总结】
一般情况下，组成和结 构相似的分子，相对分子量 越大，范德华力越大，熔沸 点越高
A
16
(2)范德华力与分子的极性的关系
电荷分布均匀对 称的分子
正电荷重心和负电荷重心相重合的分子
极性分子：
电荷分布不均匀 不对称的分子
正电荷重心和负电荷重心不相重合的分子
A
5
分子极性的判断方法
1.双原子分子 取决于成键原子之间的共价键是否有极性
2.多原子分子(ABm型) 取决于分子的空间构型
A
6
若空间构型不对称，则为极性分子
双原子分子：HCl NO HBr V形分子：H2O H2S SO2 三角锥形分子：NH3 PH3 四面体:CHCl3 CH2Cl2 CH3Cl
A.干冰 B.NaCl
C.NaOH
D.I2
E.H2SO4
A
14
2 判断：（1） 范德华力与相对分子质量的关系
分子 相对分子质量 范德华力(kJ/mol) 熔点/℃
沸点/℃
HCl 36．5 21.14 -114.8
-84.9
单质
相对分子质量
F2
38
Cl2
71
Br2
160
I2
254
HBr HI
Ar
81
一、键的极性和分子的极性
1、键的极性 2、分子的极性
极性分子
非极性分子
A
1
Cl
Cl
Cl
Cl
2个共C用l原电子子吸对引电子的能力相同，共用电 子对不偏向任何一个原子，整个分子的 电荷分布均匀，为非极性分子
只含有非极性键的分子因为共用电
子对无偏向，∴分子是非极性分子
A
2
一、键的极性和分子的极性
2.分子的极性
A
9
巩固练习： 下列叙述正确的是（ 2 ）： 1. 凡是含有极性键的分子一定是极性分子。 2. 极性分子中一定含有极性键。 3. 非极性分子中一定含有非极性键。 4. 非极性分子中一定不含有极性键。 5. 极性分子中一定不含有非极性键。 6. 凡是含有极性键的一定是极性分子。 7. 非金属元素之间一定形成共价键。 8. 离子化合物中一定不含有共价键。
分子间作用力力
概念 相邻的原子间强 把分子聚集在 烈的相互作用 一起的作用力
存在范围 分子内、原子间
作用力强 弱
较
强
影响的性 质
主要影响 化学性质
A
分子之间
与化学键相比 弱的多
主要影响物理性 质（如熔沸点）
13
课堂练习
离子键、共价键、金属键、分子间作用力都 是微粒间的作用力。下列物质中，只存在一 种作用力的是 （ B ）
A
10
二、分子间作用力及其对物质 性质的影响
1、分子间作用力
分子间存在着将分子聚集在一起的 作用力，这种作用力称为分子间作用力.
A
11
2.分子间作用力的特点
(1).广泛存在（由分子构成的物质）
(2).作用力弱
(3).主要影响物质的物理性质（熔沸点）
由分子构成的
A
12
化学键与分子间作用力的比较
化学键
(3)原子半径小：F N O
A
22
4.氢键的特点:
（1）作用力比范德华力大，但比化学键小得多 （2）一种特殊的分子间作用力,不是化学键 （3）存在范围：分子间或分子内
A
23
5.氢键的存在:
A
24
A
25
冰 晶 体 中 的 孔 穴 示 意 图
A
26
5.氢键的存在:
A
27
6.氢键对物质性质的影响
A
31
根据中心原子最外层电子是否全部成键判断
全部成键——一般为非极性分子： 例如：CH4 BF3 CO2
未全部成键——一般为极性分子：
例如： H2O NH3
A
32
ABm分子极性的判断方法
物理模型法
将分子中的共价键看作作用力，不同的 共价键看作不相等的作用力，运用物理上 力的合成与分解，看中心原子受力是否平 衡，如平衡则为非极性分子；否则为极性 分子。
⑴氢键的存在使物质的熔沸点相对较高
⑵氢键的存在使物质的溶解度增大 （3）解释一些反常现象：如水结成冰时， 为什么体积会膨胀。
A
28
课堂练习
下列事实与氢键有关的是 （ B ） A.水加热到很高的温度都难以分解
B.水结成冰体积膨胀，密度变小
C.CH4、SiH4、GeH4 、 SnH4的熔点随相对 分子质量的增大而升高
D.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
A
29
课堂练习
固体冰中不存在的作用力是 ( A)
A.离子键
B.极性键
C. 氢键
D. 范德华力
A
30
下列关于范德华力影响物质性质的 叙述中，正确的是（ D ）
A.范德华力是决定由分子构成物质熔、沸 点高低的唯一因素 B.范德华力与物质的性质没有必然的联系 C.范德华力能够影响物质的化学性质和物 理性质 D.范德华力仅是影响物质部分物理性质的 一种因素
非极性分子：
电荷分布均匀对 称的分子
正电荷重心和负电荷重心相重合的分子
A
பைடு நூலகம்
3
H Cl
δ+
δ-
H Cl
共HC用l分电子子中对，共用电子对偏向Cl原子， ∴Cl原子一端相对地显负电性，H原子 一端相对地显正电性，整个分子的电荷 分布不均匀，∴为极性分子
∴以极性键结合的双原子分子为极性分子
A
4
非极性分子：
A
7
若空间构型对称，则为非极性分子
直线形分子：CO2 CS3 C2H2 平面正三角形：BF3 BCl3 正四面体：CH4 CCl4 CF4
A
8
小结：
• ⑴只含有非极性键的单质分子是非极性 分子。
• ⑵含有极性键的双原子化合物分子都是 极性分子。
• ⑶含有极性键的多原子分子，空间结构 对称的是非极性分子；空间结构不对称 的为极性分子。
联系生活实际?你能发现出什么矛盾吗?
A
19
A
20
三氢 键
1.氢键：由已经与电负性很强的原子形成 共价键的氢原子与另一个电负性很强的原 子之间的作用力。
2.氢键的表示方法:X—H…Y
A
21
3.氢键的形成条件:
⑴有X-H共价键，X原子电负性强，原子 半径小，如F、O、N等。
⑵ X—H…Y中的Y必须电负性强、原子 半径小、具有孤对电子。X、Y可以相同， 也可以不同。
分子 CO
相对分子 分子的极 熔点/℃
质量
性
28
极性
-205.05
沸点/℃ -191.49
N2
28
非极性 -210.00 -195.81
A
17
【总结】
相对分子质量相同或相近时，分 子的极性越大，
范德华力越大
A
18
课堂练习
比较下列物质的熔沸点的高低
CH4＜＿ CF4 ＜＿ CCl4＜＿ CBr4 ＜＿ CI4 H2O＜＿ H2S＜＿ H2Se ＜＿ H2Te