分子间作用力分子晶体精品
《分子间作用力 分子晶体》课件(教师版)解析
分子晶体熔化时，一般只破坏了分子间作用力，不 破坏分子内的化学键，但也有例外，如硫晶体（S8）熔 化时，既破坏了分子间的作用力，同时部分S－S键断裂， 形成更小的分子。
几种类型的晶体结构和性质
2、分子晶体的特点： 熔点低、硬度小、易升华。
某些分子晶体的熔点
分子晶体
氧
氮
白磷
水
熔点
－218.3 －210.1
44.2
0
分子晶体 硫化氢
甲烷
乙酸
尿素
熔点
－85.6
－182.5
16.7
132.7
3、典型的分子晶体
（1）所有非金属氢化物 如水、硫化氢、氨、氯化氢、甲烷等
（2）部分非金属单质 如卤素（X2）、氧（O2）、硫（S8）、氮 （N2）、 白
分布是否均匀等。
范德华力比化学键弱得多。一般来说，某 物质的范德华力越大，则它的熔点、沸点就越 高。对于组成和结构相似的物质，范德华力一 般随着相对分子质量的增大而增强。
二、氢键的形成
氧族元素的氢化物的熔点和沸点
温度/℃
100
H2O
0 H2O
H2Te 沸点
H2Se H2S
H2Te熔点
H2S H2Se
晶体类型 金属晶体 离子晶体 原子晶体 分子晶体
构成微粒 结 构 微粒间作
用力
金属离子、 自由电子
金属键
阴、阳离子 离子键
原子 共价键
分子
分子间作 用力
熔、沸点 有高有低
较高
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
很高
《分子晶体》课件
在生物学中的应用
分子晶体在生物学中也有着广泛的应用，如用于研究生物大分子的结构和功能。生物大分子如蛋白质 、核酸和多糖等具有复杂的结构和功能，通过研究和了解它们的结构和功能，可以更好地理解生命过 程和疾病机制。
对称面
某些分子晶体中存在对称 面，使得晶体具有对称性 。
对称中心
某些分子晶体中存在对称 中心，使得晶体具有对称 性。
03
分子晶体的分类
有机分子晶体
总结词
有机分子晶体是指由有机分子构成的晶体，其结构单元是碳原子和氢原子等有 机元素。
详细描述
有机分子晶体在自然界中广泛存在，如蛋白质、核酸等生物大分子都是有机分 子晶体。此外，许多塑料、合成纤维等高分子材料也是有机分子晶体。这些晶 体的结构和性质与构成它们的有机分子密切相关。
《分子晶体》ppt课 件
目 录
• 分子晶体简介 • 分子晶体的结构 • 分子晶体的分类 • 分子晶体的应用 • 分子晶体的未来发展
01
分子晶体简介
分子晶体的定义
01
分子晶体是由分子通过分子间作 用力（范德华力）相互结合形成 的晶体。
02
分子晶体中不存在离子或共价键 的结合，而是分子与分子之间的 相互作用。
详细描述
科研人员正在探索新型的分子晶体材 料，这些材料具有更高的稳定性、更 优秀的物理和化学性能，能够满足各 种高科技领域的需求。
分子晶体在新能源领域的应用
总结词
分子晶体在新能源领域的应用前景广 阔，如太阳能电池、燃料电池等。
详细描述
分子晶体构成的微粒及作用力
分子晶体构成的微粒及作用力
分子晶体是由分子构成的晶体，其微粒是分子。
分子是由原子组成的，具有一定的结构和性质。
分子晶体的微粒之间存在着作用力，这些作
用力决定了分子晶体的性质和行为。
分子晶体的微粒之间存在着三种主要的作用力：范德华力、氢键和离
子键。
范德华力是分子之间的一种弱作用力，是由于分子中电子的运
动而产生的。
氢键是一种较强的作用力，是由于氢原子与氧、氮或氟
原子之间的电荷分布不均而产生的。
离子键是一种非常强的作用力，
是由于正负离子之间的电荷吸引力而产生的。
这些作用力决定了分子晶体的物理和化学性质。
范德华力是分子之间
的一种弱作用力，因此分子晶体的熔点和沸点较低。
氢键是一种较强
的作用力，因此分子晶体的熔点和沸点较高。
离子键是一种非常强的
作用力，因此分子晶体的熔点和沸点非常高。
此外，这些作用力还决定了分子晶体的溶解性和化学反应性。
范德华
力较弱，因此分子晶体在溶液中容易分散。
氢键较强，因此分子晶体
在水中容易溶解。
离子键非常强，因此分子晶体在水中不易溶解。
在
化学反应中，这些作用力也会影响反应速率和反应产物的性质。
总的来说，分子晶体的微粒之间存在着三种主要的作用力：范德华力、氢键和离子键。
这些作用力决定了分子晶体的物理和化学性质，包括
熔点、沸点、溶解性和化学反应性。
了解这些作用力对于理解分子晶
体的性质和行为非常重要。
分子间作用力与超分子化学（强烈推荐）
4.2 分子间作用力与超分子化学4.2.1 分子间作用力1. 分子间作用力(van de Walls Interaction)在物质的凝聚态中，除了分子内相邻原子间存在的强烈的化学键外，分子和分子之间还存在着一种较弱的吸引力——分子间作用力。
早在1972年，范德华（van de Walls）就已注意到这种力的存在，并考虑这种力的影响和分子本身占有体积的事实，提出了著名的范德华状态方程式。
所以分子间作用力也称为范德华引力。
范德华引力是决定物质的熔点、沸点、气化热、熔化热、溶解热、表面张力、粘度等物理化学性质的主要因素。
分子间主要作用包括：荷电基团、偶极子、诱导偶极子之间的相互作用，氢键、疏水基团相互作用、π…π堆叠作用以及非键电子推斥作用等。
大多数分子的分子间作用能在10kJ·mol-1以下，比一般的共价键键能小1~2个数量级，作用范围在300~500pm。
荷电基团间的静电作用的本质与离子键相当，又称盐键，例如—COO-…+H3N —，其作用能正比于互相作用的基团间荷电的数量，与基团电荷重心间的距离成反比。
偶极子、诱导偶极子和高级电极矩(如四极矩)间的相互作用，通称范德华作用。
氢键作用是分子间最重要的强相互作用，下面将详细介绍。
疏水基团相互作用是指极性基团间的静电作用和氢键使极性基团倾向于聚集在一起，因而排挤疏水基团，使疏水基团相互聚集所产生的能量效应和熵效应。
在蛋白质分子中，疏水侧链基团如苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸等较大的疏水基团，受水溶液中溶剂水分子的排挤，使溶液中蛋白质分子的构象趋向于把极性基团分布在分子表面，和溶剂分子形成氢键和盐键，而非极性基团聚集成疏水区，藏在分子的内部，这种效应即为疏水基团相互作用。
据测定使两个>CH2基团聚集在一起形成>CH2…H2C＜的稳定能约达3kJ·mol-1。
π…π堆叠作用是两个或多个平面型的芳香环平行地堆叠在一起产生的能量效应。
晶体及分子间作用力
金刚石的结构
• 1molC（金刚石）可以形成2molC-C单 键。
•
石墨晶体中层与层之间相隔 • 340pm • ，距离较大，是以范德华力结合
同层的碳原子形成共价键，石墨晶体中层与层之 间相隔距离较大，是以范德华力结合
白磷的结构
白磷中1molP形成1.5molP-P键
共价键数的计算
• 1、1molSiO2中含有4molSi-O单键 • 2、1molC（金刚石）可以形成2molCC单键 • 3、1mol（石墨）中含3/2molC-C单键 • 4、白磷中1molP形成1.5molP-P键
氢键比化学键弱的多但比分子
间的作用力强。
总结：分子间作用力与化学键的比较
作用微粒
作用力大小
意义 影响化学性质 和物理性质（如稳定 性）
影响物理性质 （熔沸点等）
化学键 分子内原子间 作用力大
范德华力
分子之间
作用力小
注意：分子之间无化学键
二、常见晶体及其键数的计算
1molSiO2中含有4molSi-O单键
键数计算
• 1、金刚石的晶体结构是一种空间网状结构，每一个碳原 子与周围的四个碳原子形成一个正四面体，即正四面体中 心的一个碳原子参与形成4个C-C单键，该碳原子对一个 C-C单键的“贡献”都是1/2，所以，正四面体中心的这 个碳原子参与形成的C-C单键数目相当于4×1/2=2， 故金刚石中，1molC（金刚石）可以形成2molC-C单 键。 2、二氧化硅晶体的结构也是一种空间网状结构，每一个 硅原子与周围的四个氧原子形成一个Si、O正四面体，即 硅原子位于正四面体的中心，四个氧原子位于正四面体的 四个顶点上，每一个氧原子参与形成2个Si、O正四面体， 即每一个硅原子与周围的四个氧原子可以形成四个Si-O 单键，所以，1molSiO2中含有4molSi-O单键 3、石墨的空间结构是一种层状结构，在每一层中，每一 个碳原子参与形成3个平面正六边形，每1个正六边形含6 个碳原子，所以，一个碳原子对形成C-C单键“贡献”都 是1/2，考察每一个共用的碳原子形成的C-C单键数目是 3×1/2=3/2，所以1mol（石墨）中含用力（范德华力）和氢键
6-3 分子晶体和分子间作用力
所谓分子的变形性，即分子的 正负电重心的可分离程度。
分子体积越大，电子越多，变 形性越大。
非极性分子在无外电场作用时， 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
在国际单位制中偶极矩
以 C•m（库仑•米）为单位，
当 q = 1 C， d = 1 m 时，
= 1 C•m
C•m 与 D 两种偶极矩单位的 换算关系为
4.8 D = 1.602 10－19 C 1.0 10－10 m 1.602 10－19 1.0 10－10 C•m
1D = 4.8
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 非极性分子 —— 非极性分子
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。
下面的数据可以说明这一点
kJ•mol－1 取向力
Ar
0
HCl
它仅存在于极性分子之间。 取向力的大小与偶极矩的平方成
正比， F 2
2. 诱导力
诱导偶极 —— 永久偶极 之间的作用称为诱导力。
极性分子作为电场，使非极性 分子产生诱导偶极
极性分子作为电场，使极性分 子的偶极增大，产生诱导偶极
这时诱导偶极与永久偶极之间 产生诱导力。
因此诱导力存在于 极性分子 —— 非极性分子 也存在于 极性分子 —— 极性分子
则偶极矩 = q d
当 d = 1.0 10－10 m 即 d 为 1 A°
分子间作用力分子晶体
分子间作用力分子晶体分子晶体（molecular crystal）是由分子间的非共价作用力形成的晶体结构。
这种晶体结构由分散的分子通过弱的相互作用力组成，而不是由金属键或离子键组成的。
分子晶体是一类非常常见的晶体类型，包括有机晶体、冰晶体等。
范德华力是一种由于分子间电子云的偶极瞬时极化而产生的相互作用力。
它是分子晶体中最弱的一种作用力，但也是最普遍和最重要的。
范德华力随着分子间的距离增加而减弱，但随着分子间电荷分布的改变而变化。
范德华力的强度取决于分子的极性和大小。
氢键是另一种重要的分子间作用力。
它是一种特殊的电荷间相互作用力，通常涉及一个氢原子与一个电负性较大的原子（如氮、氧、氟）之间形成的相互作用。
氢键是一种强作用力，能够使分子更紧密地结合在一起。
它在水分子中的作用是形成水的固态结构（冰）的重要原因。
氢键也在很多有机分子晶体中起到关键作用。
π-π相互作用是一种特殊的分子间力，通常涉及芳香环中的π电子云之间的相互作用。
这种相互作用可以使芳香环平行排列并相互叠加，从而增强晶体的稳定性。
π-π相互作用对于一些有机分子晶体，如芳香族化合物晶体，具有重要的作用。
除了这些主要的分子间作用力，还有其他一些较弱的作用力也可以参与分子晶体的形成，例如离域电子的相互作用和疏水作用等。
分子晶体具有一些独特的性质和应用。
首先，它们通常具有较低的硬度和脆性，这是由于它们之间的非共价作用力较弱所致。
其次，分子晶体通常是电绝缘体，因为它们之间没有可以形成导电电子的共价键。
此外，由于分子晶体中分子之间的间隙，它们通常对溶剂和小分子具有较高的吸附能力。
这些特性使得分子晶体在材料科学、化学和生物学等领域具有广泛的应用，如药物晶体工程、分子传感器、光电器件等。
总之，分子间作用力是分子晶体形成的关键因素。
范德华力、氢键和π-π相互作用等主要作用力共同作用，通过将分子组装在一起形成晶体结构。
分子晶体具有一系列特殊性质和应用，成为材料科学和化学研究中的重要主题。
分子间作用力分子晶体完整版课件
A.6
B.8
C.10
D.12
【解析】选D。根据干冰结构特点,干冰晶体是一种面心立方结构,每 个CO2周围等距离且最近的CO2有12个(同层4个,上层4个,下层4个)。
【总结归纳】 1.典型的分子晶体模型:
单质碘
干冰
冰
晶胞或结核模型
微粒间作用力
晶胞微粒数 配位数
范德华力 4
范德华力
4 12
范德华力和 氢键
4
2.分子晶体的变化规律: (1)对于组成和结构相似、晶体中不含氢键的物质来说,随着相对分子 质量的增大,范德华力增大,熔、沸点升高。如卤素单质、四卤化碳、 稀有气体等。 (2)同分异构体中,支链越多,熔、沸点越低。如沸点:正戊烷>异戊烷> 新戊烷。芳香烃及其衍生物的同分异构体熔、沸点一般遵循“邻位> 间位>对位”的顺序。
(5)存在氢键的分子的熔、沸点比一般分子的高。 ( ) 分析:×。分子间氢键的存在会导致物质的熔、沸点升高,但是分子内 氢键的存在会降低物质的熔、沸点。 (6)分子晶体熔化时,只破坏分子间作用力,不破坏分子内的化学 键。 ( ) 分析:√。分子晶体熔化时,只是分子间的距离变大,分子并没有变化, 所以不破坏分子内的化学键。
有方向性、 有饱和性
有方向性、有饱 和性
范德华力
氢键
共价键
强度 比较
共价键>氢键>范德华力
①随着分子极性的增 影响
大而增大 强度
②组成和结构相似的 的
物质,相对分子质量越 因素
大,范德华力越大
A—H…B中A、B的 电负性越大,B原 子的半径越小,氢 键越牢固
成键原子半径越 小,键长越短,键 能越大,共价键 越稳定