分子间的作用力分析
物理选修3-3学案：第七章3分子间的作用力含解析
3分子间的作用力1．分子间作用力及其变化(1)分子力：由于分子间同时存在引力和斥力，两种力的合力就叫做分子力。
(2)分子间作用力的变化：分子间引力和斥力的大小都跟分子间的距离有关.①当分子之间距离r＝r0时（r0约为10－10m)，分子间的引力和斥力相互平衡，此时分子间的作用力为零。
②当分子之间距离r＜r0时，随着分子之间距离的减小引力和斥力同时增大,但斥力增大得更快一些,故斥力大于引力,此时分子之间的作用力表现为斥力（此时引力仍然存在）.③当分子之间距离r＞r0时，随着分子之间距离的增大引力和斥力同时减小，但斥力减小得更快一些,故引力大于斥力，此时分子之间的作用力表现为引力(此时斥力仍然存在）.④用图象法解析分子力分子间相互作用力同时存在着引力和斥力,有时表现为引力，有时表现为斥力，怎样把分子力的规律清晰地理出个头绪来呢？借助分子力随分子间距离的变化而变化的Fr图象，可以比较直观地反映出它们间的联系。
如图所示,分子斥力或分子引力都随分子间距离的增大而减小,但分子斥力的变化率较大，分子引力的变化率较小。
因此，当距离r＜r0时，分子力表现为斥力；当距离r＞r0时，分子力表现为引力；当距离r＝r0时，分子力为零。
释疑点分子之间的引力和斥力总是同时存在的,且当分子之间距离变化时，引力和斥力同时发生变化，只是斥力变化得更快一些。
【例1】当钢丝被拉伸时，下列说法正确的是（)A．分子间只有引力作用B．分子间的引力和斥力都减小C．分子间的引力比斥力减小得慢D．分子力为零时，引力和斥力同时为零解析：钢丝拉伸,分子间距离增大，分子间的引力、斥力都减小，但引力比斥力减小得慢，分子力表现为引力，所以B、C正确，A、D错误。
答案：BC点技巧分子力图象的应用处理此类问题的关键是熟记分子力与分子间距离的关系曲线。
分子力属定性内容，易记易忘,所以在理解时需要结合分子间的斥力与引力随分子间距离变化的图象。
另外对分子间距离的几个临界数量级要熟悉。
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。
高中物理_3 分子间的作用力教学设计学情分析教材分析课后反思
分子间的作用力-教学设计教学目标(1)知道分子间存在空隙，且同时存在着引力和斥力，实际表现出来的分子力是引力和斥力的合力。
(2)了解分子力为零时，分子间距离r0的数量级。
(3)知道分子间的距离r＜r0时，实际表现的分子力为斥力，这个斥力随r的减小而迅速增大。
(4)知道分子间的距离r＞r0时，实际表现的分子力为引力，这个引力随r的增大而减小。
(5)了解r增大到什么数量级时，分子引力已经很微弱，可忽略不计。
(6)物理离不开生活，能用分子力解释日常生活中一些常见的现象。
教学重点、难点重点:分子间的作用力和分子间作用力的变化。
难点:分子间作用力与距离关系的曲线的物理意义。
教学过程1、已知的实验事实分析、推理得出分子之间存在着引力，(1)演示实验：①注射器内有一部分空气，把注射器密封，推动活塞空气被压缩。
②长玻璃管内，分别注入水和酒精，混合后总体积减小。
提问学生：这两个实验说明了什么问题?总结归纳学生的回答：上述实验可以说明气体、液体的内部分子之间是有空隙的。
钢铁这样坚固的固体的分子之间也有空隙，有人用两万标准大气压的压强压缩钢筒内的油，发现油可以透过筒壁溢出。
布朗运动和扩散现象不但说明分子不停地做无规则运动，同时也说明分子间有空隙，否则分子便不能运动了。
前面第一节讨论分子的大小时，认为固体和液体分子是一个挨一个排列的，那只是估算分子直径的数量级而做的设想，实际上分子大小比估算值要小，中间存在着空隙，但数量级还是正确的。
(2)一方面分子间有空隙，另一方面，固体、液体内大量分子却能聚集在一起形成固定的形状或固定的体积，这两方面的事实，使我们推理出分子之间一定存在着相互吸引力。
(3)演示实验：两个圆柱体形铅块，当把端面刮平后，让它们端面紧压在一起，合起来后，它们不分开，而且悬挂起来后，下面还可以吊起一定量的重物。
还有平时人们用力拉伸物体时，为什么不易拉断物体。
(4)以上所有实验事实都说明分子之间存在着相互吸引力。
气态分子间的作用力
气态分子间的作用力气态分子间存在着三种主要的作用力：范德华力、静电力和氢键。
这些作用力决定了气体的物理性质和化学性质。
范德华力是气态分子间最普遍的作用力。
它是由于分子之间的电子云的相互引力而产生的。
虽然单个分子的范德华力很弱，但当大量分子聚集在一起时，这种力量就会变得相当强大。
范德华力是导致气体凝聚成液体或固体的主要因素之一。
静电力是由于分子之间带电粒子（如正负离子）的相互作用而产生的。
当两个带电粒子彼此靠近时，它们之间会产生静电斥力或静电吸引力。
这种力量在气态分子间也起着重要的作用，特别是在涉及离子化合物的情况下。
氢键是一种特殊的化学键，仅存在于特定类型的分子中。
它是由于氢原子与氮、氧或氟原子之间的相互作用而产生的。
氢键是一种非常强大的相互作用力，可以导致分子之间的高度结合。
在水分子中，氢键是使水形成液态和固态的关键。
除了以上三种主要的作用力外，还存在着一些其他的作用力，如离子键和共价键。
离子键是由带正电荷和带负电荷的离子之间的吸引力产生的。
共价键是由共用电子对相互吸引而产生的。
这些作用力在气态分子间的相互作用中也发挥着重要的作用，特别是在涉及化学反应和分子结构的形成过程中。
这些气态分子间的作用力对气体的性质产生了重要的影响。
例如，范德华力和氢键可以导致气体的凝聚和液化，从而使气体具有较高的沸点和密度。
静电力和离子键则可以导致气体具有电导性和溶解性。
共价键可以使气体具有特定的化学反应性质。
总结起来，气态分子间的作用力是决定气体性质和化学性质的重要因素。
范德华力、静电力、氢键以及其他作用力的相互作用形成了复杂的分子结构和物理性质。
进一步研究和理解这些作用力对于探索气体的行为和应用具有重要意义。
分子间相互作用力的理论分析
分子间相互作用力的理论分析分子是构成物质的基本单位，而分子间的相互作用力则决定了分子在空间中的排列和运动。
因此，对分子间相互作用力的理论分析是研究物质性质和反应机制的重要基础。
一、范德华力范德华力是分子间最弱的一种相互作用力，分为氢键、分散力和取代基作用等。
其中，分散力是最普遍的一种范德华力，是由于分子的电子在运动时不均匀分布，产生了短暂的极性，引起周围分子电子的重新排布，形成的吸引力和斥力。
分散力越强，则分子间的相互吸引越大，而分散力较弱的分子则更容易挥发或变态。
二、氢键氢键是异极分子之间的相互作用力，其中一个分子的氢原子与另一个分子上的非极性原子进行相互作用，如F、O、N等。
氢键是分子间一种较强的范德华力，有助于维持蛋白质、核酸等生物大分子的结构稳定，是许多生物反应过程的关键。
同时，氢键也是利用分子间相互作用力设计和合成新材料的重要工具。
三、电子共轭作用电子共轭作用是分子间相互作用力的一种重要形式，其基本原理是原子、离子、分子或它们的一部分中的电子通过电子云的分布来相互作用。
电子共振对化学反应的影响是复杂的，其作用取决于反应物中的原子、分子结构和共轭体系的性质等因素。
目前，利用电子共轭作用来控制化学反应和催化反应已成为有望实现高效、低能耗化学反应的重要研究方向。
四、配位作用配位作用是指两种或更多的物质中的原子通过共同配位围绕着另一种物质中的原子，形成一种稳定的结构。
配位作用是分子间相互作用中的一种。
它对物质的结构和性质有很大的影响。
同时，配位作用还可以用于合成化学和药物设计领域，如利用金属离子与生物分子之间的配位作用来发展抗癌、抗病毒和抗衰老的药物。
五、静电作用静电作用是两个物体之间由于带电产生的相互作用力。
当两个带电体之间的距离比较小时，静电作用力发生的幅度较大。
在化学反应中，静电作用主要是由电子、质子等离子体产生的。
通过调节反应体系的pH值等参数可以调控分子中带电的基团的异构异质效应，利用静电作用来控制光学、电学和磁学性质等方面的特性。
高二物理分子间的相互作用力
• 3．当r＞r0时， F引 ＞F斥，对外表现 的分子力F为引力．
• 4．当r＞10r0时，分子间相互作用力变 得十分微弱，可认为分子力F为零（如 气体分子间可认为作用力为零）．
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四、引起分子间相互作用力的原因
• 分子间相互作用力是由原子内带正电的原 子核和带负电的电子间相互作用而引起的．
多地留住它呢？
《诺贝尔奖获得者与儿童对话》所做的也许就是这样一件有意义的工作。不妨说，获奖者们正是一些幸运地留住了那个心智觉醒时刻的人。在那个时刻之后，他们没有停止提问和思考，终于找出了隐藏在事物中的某个或某些重大秘密。比如1986年物理学奖得主
宾尼希，在他小时候，由于父母不让他随便打电话，他就自己想办法，用两个罐头盒和一根紧绷的长绳子制作了一部土电话机。当孩子们能够用它在相邻房间清楚地通话时，他品尝到了成功的巨大快乐。后来他因研制可以拍摄到原子结构的光栅隧道显微镜而得奖，我相信这一成果与那部
•
B．乙总是克服分子力做功．
•
C．先是分子力对乙做正功，然后乙克服
分子力做功．
•
D．乙先克服分子力做功，然后分子力对
乙做正功．
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解析：
• 当分子间距r＞r0时，分子力表现为引力，因此 当乙分子从无穷近逐渐向甲集近过程中．
• 当甲、乙两分子间距大于r0时，分子间作用力 对乙做正功；
习以为常的世界，他们提出了绝大部分成年人没有想到也回答不了的问题。和好奇心一起，还有想象力和理解力，荣誉感和自尊心，心灵的快乐和痛苦，总之，人类精神的一切高贵禀赋也先后觉醒了。假如每个孩子生命中的这个时刻在日后都能延续下去，成为真正的起点，人类会拥有多
少托尔斯泰、爱因斯坦、海德格尔啊！当然，这是不可能的，由于心智的惰性、教育的愚昧、功利的驱迫、生活的磨难等原因，对于大多数人来说，儿童时代的这个时刻仿佛注定只是昙花一现，然后不留痕迹地消失了。但是，趁现在的孩子们正拥有着这个时刻，我们能否帮助他们尽可能
分子间作用力有哪些
分子间作用力有哪些分子间作用力包括色散力、诱导力、取向力。
分子作用力产生于分子或原子之间的静电相互作用。
分子间作用力（1）色散力：瞬时偶极和瞬时偶极之间产生的吸引力。
瞬时偶极：由于分子在某瞬间正负电荷中心不重合所产生的一种偶极。
色散力普遍存在于一切分子之间。
（2）诱导力：由固有偶极和诱导偶极之间所产生的吸引力。
诱导偶极：由于分子受外界电场包括极性分子固有偶极场的影响所产生的一种偶极。
诱导力存在于极性分子与非极性分子之间；极性分子与极性分子之间。
（3）取向力：由固有偶极之间所产生的吸引力。
取向力只存在于极性分子与极性分子之间。
非极性分子与非极性分子间之间：只有色散力；非极性分子与极性分子之间：具有色散力和诱导力；极性分子与极性分子之间：具有色散力、诱导力和取向力。
分子间力(范德华力)：色散力、诱导力和取向力的总称。
分子间力比一般化学键弱得多，没有方向性和饱和性。
三种力的关系极性分子与极性分子之间，取向力、诱导力、色散力都存在；极性分子与非极性分子之间，则存在诱导力和色散力；非极性分子与非极性分子之间，则只存在色散力。
这三种类型的力的比例大小，决定于相互作用分子的极性和变形性。
极性越大，取向力的作用越重要；变形性越大，色散力就越重要；诱导力则与这两种因素都有关。
但对大多数分子来说，色散力是主要的。
实验证明，对大多数分子来说，色散力是主要的；只有偶极矩很大的分子(如水)，取向力才是主要的；而诱导力通常是很小的。
极化率α反映分子中的电子云是否容易变形。
虽然范德华力只有0.4—4.0kJ/mol，但是在大量大分子间的相互作用则会变得十分稳固。
比如C—H在苯中范德华力有7kJ/mol，而在溶菌酶和糖结合底物范德华力却有60kJ/mol，范德华力具有加和性。
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。
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栏目导引
二、如何借助弹簧小球模型理解分子力？ 分子间 分子间引力与斥力 距离 的关系 r＝ r0 引力等于斥力 引力小于斥力，随
分子力
分子力模型
零
着分子间距离的减
r＜ r0 小，分子间的引力 和斥力同时增大，
表现为斥力， 且分子力随 分子间距的 减小而增大
但是斥力增大得快
工具
第七章 分子动理论
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(1)以固体物质为例，物体在被拉伸时需要一定的外力，这
表明组成物体的分子之间存在着相互作用的引力，所以要使物
体被拉伸，一定需要有外力来克服分子之间的引力．
(2)同样，物体在被压缩时也需要一定的外力，这表明组成 物体的分子之间还存在着相互作用的斥力，因此要使物体被压 缩，一定需要有外力来克服分子之间的斥力．
请在图中作出一个分子所受另一个分子的斥力与引力的合
力随分子间距离 r 变化的图象．例如，当 r ＝ OP时，这个分子所
受斥力的大小可用线段PC的长度表示，所受引力的大小用PD的
长度表示，从C向下作CQ＝PD，于是线段PQ的长度就代表了合 力F的大小：F＝F斥－F引，再作出r取其他大约10个值时代表合 力的点，连成平滑曲线，这条曲线将在第5节用到，因此作图时 要尽可能准确，讨论这条曲线的含义．
(2) 分子间作用力与分子间距离变化的关系 ( 如图所示 ) ：分 减小 子间的引力和斥力都随分子间距离r的增大而 ，随分子间 快 距离的减小而 增大 ．但斥力比引力变化得 ．
工具
第七章 分子动理论
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①当r＝r0时， ②当r<r0时， 斥力 ． ③当r＞r0时， 引力 ．
F斥＝F引 ，此时分子所受合力为 零 ． F斥>F引 ，作用力的合力表现为
( ) A．分子力总是对分子乙做正功 B．分子乙总是克服分子力做功 C．先是分子乙克服分子力做功，然后分子力对分子乙做功 D．先是分子力对分子乙做正功，然后分子乙克服分子力做 功
工具
第七章 分子动理论
栏目导引
解析：
由于分子间距大于r0时，分子力表现为引力，因此
分子乙从远处移到距分子甲r0处的过程中分子力做正功；由于分
3．气体：气体分子间的距离较大，分子之间的作用力极小， 可认为气体分子除了与其他气体分子或器壁碰撞时有相互作用 外，分子力可忽略．因而气体分子总是做匀速直线运动，直到 碰撞时才改变方向．所以气体没有一定的体积，也没有一定的
形状，总是充满整个空间．
工具
第七章 分子动理论
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◎ 教材资料分析 〔思考与讨论〕——教材P9
的无规则运动，分子之间存在着 引力 和
斥力
．
2．统计规律 (1)微观方面：各个分子的运动都是 无规则 的，带有偶然 性． (2)宏观方面： 大量分子 的运动有一定的规律 ，叫做 统计规律 的支配.
统计规律．大量分子的运动受
工具
第七章 分子动理论
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工具
第七章 分子动理论
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一、分子间同时存在相互作用的引力和斥力的解释 1．从宏观上解释
F引＞F斥
，作用力的合力表现为
④当 r ＞ 10r0( 即大于 10 － 9 m) 时，分子间的作用力变得很微
弱可忽略不计．
【特别提醒】
分子间的引力和斥力是同时存在的，当分
子间距离大于r0时，分子力为引力，但分子间的斥力仍然存在．
工具
第七章 分子动理论
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二、分子动理论
1．内容：物体是由 永不停息 大量 分子组成的，分子在做
子间距离小于r0时分子力表现为斥力，因此分子乙从距分子甲r0 处继续移近分子甲时要克服分子力做功，故D正确． 答案： D
工具
第七章 分子动理论
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三、根据分子力解释物体三种状态的宏观特征
分子间的距离不同，分子间的作用力表现也就不一样．
1．固体：固体分子间的距离小，分子之间的作用力表现明
显，其分子只能在平衡位置附近做范围很小的无规则振动．因
说明液体分子间有 间 (空 )隙 ．
(3)固体分子间的空隙：压在一起的金片和铅片，各自的分
子能 彼此进入 空隙 ． 到对方的内部说明固体分子间也存在着
工具
第七章 分子动理论
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2．分子间的作用力 (1)分子间同时存在着相互作用的 引力 和 斥力 ． 分 合力 ．
子间实际表现出的作用力是引力和斥力的
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第七章 分子动理论
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【点拨】
从图中看出引力和斥力都随分子间距的增大而
减小，但斥力减小得快，分子间的作用力(合力)随分子间距离的 增大先减小到零，再增大到某一值，再减小.
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第七章 分子动理论
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2．从微观上解释
(1)分子间虽然有空隙，但大量分子却能聚集在一起形成固
体或液体，说明分子之间存在着引力．
(2)分子间有引力，而分子间又有空隙，没有紧紧吸在一起， 这说明分子间还存在着斥力．
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第七章 分子动理论
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下列说法正确的是(
)
A．水的体积很难被压缩，这是分子间存在斥力的宏观表现
B．气体总是很容易充满容器，这是分子间存在斥力的宏观
表现
C．两个相同的半球壳吻合接触，中间抽成真空 ( 马德堡半
球)，用力很难拉开，这是分子间存在吸引力的宏观表现 D．用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，这是分子间存在吸引 力的宏观表现
工具
第七章 分子动理论
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解析：
答案：
AD
工具
第七章 分子动理论
分子间
距离
分子间引力与斥
力的关系 引力大于斥力，
分子力
分子力模型
随着分子间距离
r＞ r0 的增大，分子间 的引力和斥力同
表现为引力，
且分子力随分 子间距的增大，
时减小，但是斥
力减小得快
先增大后减小
工具
第七章 分子动理论
栏目导引
分子甲和分子乙距离较远，设分子甲固定不动，
分子乙逐渐向分子甲靠近，直到不能再靠近．在这一过程中
此，固体不但具有一定的体积，还具有一定的形状．
工具
第七章 分子动理论
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2．液态：液体分子间的距离也很小，分子之间的作用力也 能体现得比较明显，但与固体分子相比，液体分子可以在平衡
位置附近做范围较大的无规则振动，而且液体分子的平衡位置
不是固定的，是不断移动的，因此液体虽然具有一定的体积， 却没有固定的形状．
3.分子间的作用力
工具
第七章 分子动理论
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第七章 分子动理论
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第七章 分子动理论
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一、分子间的作用力 1．分子间有空隙 (1)气体分子的空隙：气体很容易被压缩，表明气体分子间 空隙 有很大的 ．
(2)液体分子间的空隙：水和酒精混合后总体积会 变小 ，