键的极性和分子的极性 范德华力和氢键及其对物质性质的影响
氢键的形成以及对物质性质的影响
氢键的形成以及对物质性质的影响
090901135 姚瑶
摘要：本文主要论述了氢键的本质，形成，种类以及对物质性质的影响，阐述了氢键形成的条件以及分子中存在氢键物理和化学性质的变化。
关键词：氢键，形成条件，影响
在高中化学课本必修2第二章中讲微粒之间的相互作用力涉及到氢键的内容，NH3，H2O，HF等分子之间存在一种比分子间作用力稍强的相互作用，这种相互作用叫氢键。氢键是已经以共价键与其他原子键合的氢原子与另一个原子间产生的分子间作用力。
原子半径较小，非金属性很强的原子X（N，O，F）与H原子形成强极性共价键，与另一个分子中半径较小，非金属性很强的原子Y（N，O，F）产生较强的静电吸引，形成氢键，通式X-H…Y-H（X,Y可同可不同，一般为N，O，F）。氢键可以分为分子间氢键和分子内氢键。根据氢键的形成条件，CHF3满足氢键形成条件，但CHF3能否形成分子间氢键？形成氢键必须满足俩个基本条件，第一：分子中必须有一个与电负性很强的元素形成强极性键的氢原子，第二：另一分子中必须有带孤对电子对，电负性大，且原子半径小的元素（如F，O，N等），因为氢原子的特点是原子半径小，结构简单，核外只有一个电子，无内层电子，它与电负性大的元素形成共价键后，电子强烈电负性大的元素一边，使氢几乎成为赤裸的质子，呈现相当强的正电负性，因此它易与另一分子中电负性大的元素接近，并产生静电吸引作用，从而形成氢键。但分析CHF3的结构，其中的H原子是不符合形成氢键条件的，
因为H是和电负性不太大的C原子相连的。在CHF3分子中，三个F原子和C相连，F原子电负性很大，是否会由于三个F对C的作用从而诱导H有了较大的正电性而能够形成氢键呢？我们知道，若分子间形成氢键，则同类型化合物的熔沸点将出现异常现象。因为氢键的形成会使分子间有了较强的结合力，化合物的熔点和沸点会显著升高。如某些氢化物的沸点递变顺序：NH3>PH3>AsH3>SbH3结构和组成相似的分子型物质，沸点随分子量增大而升高，但这里却出现意外，原因是HF，H2O，NH3分子间形成了氢键。再考虑CHF3，若能形成分子间氢键，那么在CHX3的同类型化合物中也应出现沸点变化的异常现象，而通过实验数据却给出了否定答案
分子间的力范德华力和氢键
分子间的力范德华力和氢键
分子间的力：范德华力和氢键
分子间的力是指分子之间相互作用的力，其中范德华力和氢键是两种常见的分子间力。本文将对这两种力进行介绍和解析。
一、范德华力
范德华力（van der Waals force）是一种相互吸引的力，起因于分子内部电荷分布的不均匀性。它可以分为三种类型：弱的分散力（London力）、较强的取向力和最强的诱导力。
1. 分散力（London力）
分散力是最弱的一种范德华力，主要存在于非极性分子之间。分子内由于电子云的运动造成瞬时偶极矩的形成，进而引发相邻分子的极化作用，使它们之间发生吸引。这种吸引力是瞬时性的，范德华力是由于瞬时偶极矩之间相互作用而形成的。
2. 取向力
取向力是存在于极性分子之间的范德华力，是由于分子内的极性键引起的。它是根据分子极性键的方向而产生的相互作用，类似于磁铁的N极和S极之间的吸引力。
3. 诱导力
诱导力是范德华力中最强的一种类型，是由于一种分子的极化而诱发另一种分子的极化。当一个非极性分子接近一个由极性键组成的分子时，它会被诱导成有临时极性，这样会引发两种分子之间的相互吸引。
总结：范德华力是一种微弱但广泛存在的分子间作用力，它对物质的性质和相互作用具有重要影响。
二、氢键
氢键（hydrogen bond）是分子间的一种特殊强力相互作用，主要存在于带有氢原子的分子中。氢键可以发生在分子中的氢与另一个带有电负性原子（如氮、氧和氟）之间的相互作用。
氢键的形成是通过氢原子与接受者原子形成一个氢和一个共价键，同时将电子密度极大地转移到接受者原子上。氢键通常是可逆的，并且在分子之间形成临时的化学键，类似于范德华力的诱导力。氢键的强度通常比较大，可以影响物质的性质和化学反应。
三、范德华力与氢键的区别
范德华力和氢键虽然都属于分子间作用力，但是它们有一些明显的区别。
1. 强度不同：范德华力相对较弱，而氢键相对较强。
2. 形成条件不同：范德华力主要由于分子内电荷的不均匀性形成，而氢键则是通过氢原子和电负性原子之间的相互作用形成。
高中化学第2章分子结构与性质第3节分子的性质第1课时键的极性和分子的极性范德华力和氢键学业分层测评新人
1 / 6 键的极性和分子的极性 范德华力和氢键
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[学业达标]
1．用带静电的有机玻璃棒靠近下列液体的细流，细流发生偏转的是( )
A．苯 B．二硫化碳
C．氯水 D．四氯化碳
【解析】 只有极性分子形成的液体才会靠近带静电的玻璃棒；苯为平面分子，二硫化碳为直线分子，四氯化碳为正四面体分子，三者均为非极性分子。
【答案】 C
2．下列物质中，由极性键形成的非极性分子是( )
A．CO2 B．Br2
C．CaCl2 D．SO2
【解析】 不同种元素形成的化合物中才含有极性键；在由三个以上原子形成的化合物分子中，空间结构对称的分子，才是非极性分子，如直线形的CO2。
【答案】 A
3．下列关于粒子结构的描述错误的是( )
A．CS2、C2H2、BeCl2都是直线形分子
B．CCl4和CH2Cl2均是四面体构型的非极性分子
C．H2S和NH3均是由极性键构成的极性分子
D．HCl和HS－均是含有一个极性键的18电子粒子
【解析】 由于C—H键的键长小于C—Cl键的键长，故CH2Cl2的空间结构不是对称的正四面体构型，因而属于极性分子，B错误。
【答案】 B
4．下列物质的性质可用范德华力的大小来解释的是( )
A．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
B．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点依次升高
C．、H—O—H、C2H5—OH中—OH上氢原子的活泼性依次减弱
D．CH3—O—CH3、C2H5OH的沸点依次升高
【解析】 HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱是由于H—X键键能依次减小。F2、Cl2、Br2、I2的相对分子质量依次增大，分子间的范德华力也依次增大，所以其熔、沸点也依次增大。、H—O—H、C2H5—OH中—OH上氢原子的活泼性依次减弱，与O—H键的极性有关。CH3—O—CH3的沸点比C2H5OH的低是由于C2H5OH分子间形成氢键而增大了分2 / 6 子间作用力。
分子的性质
学科教师辅导教案
学员编号： 年 级： 课 时 数：
学员姓名： 辅导科目： 学科教师：
授课类型 S- summarize A- ability S- special
授课主题 分子的性质
授课日期及时段
教学内容
教学目标:
1．结合实例说明化学键和分子间作用力的区别。
2．举例说明分子间作用力对物质的状态等方面的影响。
3．列举含有氢键的物质，知道氢键的存在对物质性质的影响。
4．能用分子结构的知识解释无机含氧酸分子的酸性。
考点1：键的极性和分子的极性
1．键的极性
按共用电子对是否偏移，共价键分为极性键和非极性键。非极性键和极性键的比较如下表：
极性键 非极性键
定义 共用电子对偏移的共价键 共用电子对不偏移的共价键
成键原子 不同 相同
共用电子对 发生偏移，偏向吸引电子能力强的原子一方 不发生偏移，不偏向任何一个原子
原子电性 一个呈δ＋，另一个呈δ－ 不显电性
举例 HCl、H2O、NH3 H2、O2、Cl2
2.分子极性的判断方法
分子的极性由共价键的极性和分子的空间构型两方面共同决定。
（1）只含非极性键的分子：都是非极性分子。
单质分子即属此类，如H2、O2、P4、C60等。
（2）以极性键结合而形成的异核双原子分子：都是极性分子。即A—B型分子，如HCl、CO等均为极性分子。
（3）以极性键结合而形成的多原子分子。
空间构型为中心对称的分子，是非极性分子。
空间构型为非中心对称的分子，是极性分子。
3．判断ABn型分子极性的经验规律
若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数，则为非极性分子，若不等则为极性分子，如下表所示：
分子式 中心原子 分子极性 元素符号 化合价绝对值 所在主族序数
高二人教版化学选修三练习：2.3.1 键的极性与分子的极性 范德华力 和氢键及其对物质性质的影响
第三节 分子的性质
第一课时 键的极性与分子的极性 范德华力和氢键及其对物质性质的影响 …
课时演练·促提升
A组
1.下列叙述中正确的是( )
A.极性分子中不可能含有非极性键
B.离子化合物中不可能含有非极性键
C.非极性分子中不可能含有极性键
D.共价化合物中不可能含有离子键
解析:A项,如H2O2中含非极性键,B项,如Na2O2中含非极性键,C项,如CCl4是极性键形成的非极性分子。
答案:D
2.下列关于氢键的说法正确的是( )
A.由于氢键的作用,使NH3、H2O、HF的沸点反常,且沸点高低顺序为HF>H2O>NH3
B.氢键只能存在于分子间,不能存在于分子内
C.没有氢键,就没有生命
D.相同量的水在气态、液态和固态时均有氢键,且氢键的数目依次增多
解析:A项,“反常”是指它们在与其同族氢化物沸点排序中的现象,它们的沸点顺序可由氢化物的状态所得,水常温下是液体,沸点最高。B项,氢键存在于不直接相连但相邻的H、O原子间,所以,分子内可以存在氢键。C项正确,因为氢键造成了常温、常压下水是液态,而液态的水是生物体营养传递的基础。D项,在气态时,分子间距离大,分子之间没有氢键。
答案:C
3.下列叙述中正确的是( )
A.卤化氢分子中,卤素的非金属性越强,共价键的极性越大,稳定性也越强
B.以极性键结合的分子,一定是极性分子
C.判断A2B或AB2型分子是否是极性分子的依据是看分子中是否具有极性键
D.非极性分子中,各原子间都应以非极性键结合
解析:对比HF、HCl、HBr、HI分子中H—X极性键的强弱,卤素中非金属性越强,键的极性越大,A项正确。以极性键结合的双原子分子,一定是极性分子,但以极性键结合形成的多原子分子,也可能是非极性分子,如CO2,B项错误。A2B型如H2O、H2S等,AB2型如CO2、CS2等,判断其是否是极性分子的依据是看分子中是否有极性键及分子的立体构型是否对称,如CO2、CS2为直线形,分子的立体构型对称,为非极性分子;如H2O,有极性键,分子的立体构型不对称,为极性分子,C项错误。多原子分子,其分子的立体构型对称,这样的非极性分子中可能含有极性键,D项错误。
高中化学 第2章 分子结构与性质 第3节 分子的性质(第1课时)键的极性、分子极性、范德华力和氢键习题 新人
1 键的极性、分子极性、范德华力和氢键
一、选择题
1．下列各组物质中，都是由极性键构成的极性分子的是导学号 09440347( )
A．CH4和Br2 B．NH3和H2O
C．H2S和CCl4 D．CO2和HCl
答案：B
解析：A项中的Br2，C项中的CCl4，D项中的CO2都是非极性分子。
2．固体乙醇晶体中不存在的作用力是导学号 09440348( )
A．极性键 B．非极性键
C．离子键 D．范德华力
答案：C
解析：乙醇为共价化合物，分子内只有共价键，分子间有范德华力和氢键，分子内部存在极性键和非极性键。
3．下列物质性质的变化规律与分子间作用力无关的是导学号 09440349( )
A．在相同条件下，N2在水中的溶解度小于O2
B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
C．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高
D．CH3CH3、CH3CH2CH3、(CH3)2CHCH3、
CH3CH2CH2CH3的沸点逐渐升高
答案：B
解析：A项中，N2和O2都是非极性分子，在水中的溶解度都不大，但在相同条件下，O2分子与水分子之间的作用力比N2分子与水分子之间的作用力大，故O2在水中的溶解度大于N2。B项中，HF、HCl、HBr、HI的热稳定性与其分子中的氢卤键的强弱有关，而与分子间作用力无关。C项中，F2、Cl2、Br2、I2的组成和结构相似，分子间作用力随相对分子质量的增大而增大，故其熔、沸点逐渐升高。D项中，烷烃分子之间的作用力随相对分子质量的增大而增大，故乙烷、丙烷、丁烷的沸点逐渐升高，在烷烃的同分异构体中，支链越多分子结构越对称，分子间作用力越小，熔、沸点越低，故异丁烷的沸点小于正丁烷。
4．下列关于粒子结构的描述不正确的是导学号 09440350( )
A．H2S和HF均是价电子总数为8的极性分子
B．HS－和HCl均是含一个极性键的18电子粒子
C．CH2Cl2和CCl4均是四面体构型的非极性分子 2 D．NH3和H2O都是中心原子采用sp3杂化的极性分子
范德华力和氢键对物质的物理性质的影响
范德华力和氢键对物质的物理性质的影响
德华力和氢键是物质结构中重要的物理性质，它们能够影响物质的性质，从而影响其作用。
德华力是由电子之间不可见的潜在力组成，它以极短的距离加以作用，能够使物质具有结构弹性、变形性以及其他特定性质。有理想表示可以这样表示，它将立体化合物的原子形成隐藏的网络形态，这样就可以有效地改变物质的性质。例如，德华力可以影响结晶晶体的形状，以及结晶晶体的拉伸和抵抗力量。
氢键则可以用来牢牢地连接物质中的原子和分子之间，有效地影响它们的密度、熔解温度、形貌等等，使它们具有稳定的化学结构。氢键在气体状态的混合物中会稍有变化，但是在其他状态中会通过伪势来形成很强的结合。舍伍德（Schwartz）-ster氏定律认为，没有氢键的物质的性质都会受到影响，从而对熔点有直接的估计值。例如，在生物材料，如淀粉，分子结构中的氢键有助于结构的稳定，使医护材料在改变温度时能够维持形状和结构。
总而言之，德华力和氢键都是物质结构中极其重要的物理性质，它们可以共同影响物质的性质，促进物质的化学反应，也有助于改变物质的温度特性及稳定性，从而在许多层次上影响物质的反应。
分子间作用力和氢键
1
分子间作用力和氢键
我们已讨论了三类化学键（离子键、共价键、金属键），它们都是分子内部原子间的作用力。原子通过这些化学键组合成各种分子和晶体。除此之外，分子与分子之间还存在着一种较弱的相互作用，大约只有几个到几十个KJ·mol-1，比化学键小一、二个数量级，这种分子间的作用力称为范德华尔力。它是决定物质熔点、沸点、溶解度等物理化学性质的一个重要因素。
【分子的极性】
分子极性的强弱，可以用偶极矩（μ）表示。
分子偶极矩定义为：偶极长（极性分子正负电荷之重心间的距离d与偶极电荷q的乘积，即：μ=q × d
◆分子的偶极矩是个矢量，正偶极子指向负偶极子。对双原子分子而言，分子偶极矩等于键的偶极矩；对多原子分子而言，分子偶极矩则等于各个键的偶极矩的矢量和。
◆多原子分子的极性不但取决于键的极性，而且取决于分子的几何形状，例如：SO2、CO2中S=O键、C=O都是极性键，但因为CO2是直线型结构，键的极性相互抵消，正负电荷重心重叠，所以，CO2是非极性分子。相反，SO2为V型结构，正负电荷重心不能重合，因而SO2是极性分子。
2
◆ 具有对称结构（直线型、平面三角形、正四面体）的多原子分子，偶极矩为零，为非极性分子 ；结构不对称（V型、四面体、三角锥型）的多原子分子，偶极矩不为零，为极性分子
◆ 单质分子的偶极距不一定为0，如O3
◆ 键的偶极长不是核间距，HF、HCl、HBr、HI的偶极长降低（两原子电负性差值越大，键的偶极长越大）
◆ CO分子中，C原子有一个空的2pz轨道，接受了O原子的一对电子，从而使分子的负电重心移向了C原子
因为一个电子所带电量为4.8×10-10静电单位，而偶极长d相当于原子间距离，其数量级为10-8 cm。通常把10-18厘米·静电单位作为偶极矩μ的单位，称为“德拜”（Debye）用D表示。偶极矩是一个矢量，可以通过实验测得。偶极矩越大，分子极性越大，偶极矩μ＝0，它是非极性分子。表7-6列出一些物质的偶极矩（单位D）。
键的极性和分子的极性氢键
【体系构建】—分子性质
1 题型一：键的极性和分子的极性
1.下列说法中不正确的是（ ）
A.共价化合物中不可能含有离子键 B.有共价键的化合物，不一定是共价化合物
C.离子化合物中可能存在共价键 D.原子以极性键结合的分子，肯定是极性分子
2.以极性键结合的多原子分子，分子是否有极性取决于分子的空间构型。下列分子属极性分子的是（ ）
A. H2O B.CO2 C.BCl3 D. NH3
3.下列各分子中所有原子都满足最外层8电子稳定结构且共用电子对发生偏移的是（ ）
A.BeCl2 B.PCl3 C.PCl5 D.N2
4.分子有极性分子和非极性分子之分。下列对极性分子和非极性分子的认识正确的是（ ）
A.只含非极性键的分子一定是非极性分子 B.含有极性键的分子一定是极性分子
C.非极性分子一定含有非极性键 D.极性分子一定含有极性键
5.下列四种分子中，只含极性键而没有非极性键的是（ ）
A.CH4 B.CH3CH3 C.CH2=CH2 D.CH≡CH
6.据2001年11月17日网易报道，意大利科学家使用普通氧分子和带正电的氧离子作用，制出了新型氧分子O4，它的结构很复杂，可能具有与S4相似的长方形结构，下列有关O4的说法不正确的是（ ）
A.O4与O3、O2都是氧的同素异形体
B.合成O4的反应可看做核聚变反应，即不属于化学反应
C.O4分子内存在极性共价键
D.O4的能量比普通氧分子高，将来可用做火箭燃料的更强有力的氧化剂
高二化学分子的性质1
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一. 本周教学内容：
分子的性质
1. 键的极性和分子的极性
2. 范德华力及其氢键对物质性质的影响
3. 相似相溶原理
4. 有机分子的手性和无机含氧酸分子的酸性
二. 重点、难点
1. 了解极性共价键和非极性共价键。
2. 结合常见物质分子立体结构，判断极性分子和非极性分子。
3. 了解范德华力、氢键及其对物质性质的影响，能举例说明化学键和分子间作用力的区别。
4. 从分子结构的角度，认识“相似相溶”规律。
5. 了解“手性分子”在生命科学等方面的应用。
6. 能用分子结构的知识解释无机含氧酸分子的酸性。
三. 教学过程
（一）键的极性和分子的极性 1、键的极性
按共用电子对是否偏移，共价键分为极性键和非极性键。
（1）非极性共价键（非极性键）：同种非金属元素原子间形成的共价键。
（2）极性共价键（极性键）：不同种非金属元素原子之间形成的共价键。
（3）非极性键和极性键的比较：
极性键 非极性键
定义 不同种非金属元素原子之间形成的共价键 同种非金属元素原子间形成的共价键
成键原子 不同 相同
共用电子对 发生偏移，偏向吸引电子能力强的原子一方 不发生偏移，不偏向任何一个原子
原子电性 一个呈δ＋，另一个呈δ－ 不显电性
①键的极性是由于成键原子的电负性不同而引起的。
②当成键原子的电负性相同时，核间的电子云密集区域在两核的中间位置，两个原子核正电荷所形成的正电荷重心和成键电子对的负电荷重心恰好重合，这样的共价键称为非极性共价键。如H2、O2分子。
③当成键原子的电负性不同时，核间的电子云密集区域偏向电负性较大的原子一端，使之带部分负电荷，而电负性较小的原子一端则带部分正电荷，键的正电荷重心与负电荷重心不重合，这样的共价键称为极性共价键。如HCl分子。
④成键原子的电负性差值愈大，键的极性就愈大。
2、分子的极性
（1）非极性分子：分子结构对称，整个分子内正负电荷重心重合的分子叫做非极性分子。