分子间作用力和氢键
分子间作用力和氢键
在大多数分子中，色散力是主要的，只有 在强极性分子中，取向力才占主导地位。
氢键( hydrogen bond ) 氢键
氢键是一个极性键中的氢原子与另一个 氢键 电负性大的原子（最常见的是F、O、N）之 间所形成的一种特殊的作用力。
A
H
B
形成氢键的条件： 形成氢键的条件： ① 有一个与电负性很大的原子A形成共价键的 氢原子； ② 有另一个电负性很大并且有孤对电子的原子 B。
H2O的结构与性质： 的结构与性质： 的结构与性质
非常规型氢键 (i) X—H……π氢键：在一个 氢键： 氢键 在一个X—H……π氢 氢 键中，π键或离域 键体系作为质子（H+） 键中， 键或离域π键体系作为质子（ 键或离域 键体系作为质子 的接受体。由苯基等芳香环的离域π键形成 的接受体。由苯基等芳香环的离域 键形成 氢键， 的X—H……π氢键，又称为芳香氢键 氢键 （aromatic hydrogen bonds）。 ）。
初赛基本要求
范德华力。氢键（形成氢键的条件、 范德华力。氢键（形成氢键的条件、氢 键的键能、 键的键能、氢键与分子结构及物理性质 关系。其他分子间作用力的一般概念。 关系。其他分子间作用力的一般概念。
分子间的力( 范德华力） 分子间的力 范德华力） 1、取向力（orientation force) 、取向力（ 存在于已取向的极性 分子间的静电引力，称为 取向力（或定向力）。 取向力 取向力与分子偶极矩的 + 平方成正比，与热力学温度 C－F － −141℃ ℃
H3N－BH3 － −104℃ ℃
(2003全国）咖啡因对中枢神经有兴奋作用，其 全国）咖啡因对中枢神经有兴奋作用， 全国 结构式如下。常温下， 结构式如下。常温下，咖啡因在水中的溶解度 为2g/100g H2O，加适量水杨酸钠 ， [C6H4(OH)(COONa)]，由于形成氢键而增大咖 ， 啡因的溶解度。 啡因的溶解度。请在附图上添加水杨酸钠与咖 啡因形成的氢键。 啡因形成的氢键。
高考化学复习考点分子间作用力和氢键
考点49 分子间作用力和氢键聚焦与凝萃1．掌握分子间作用力的本质及分子间作用力与化学键的区别；2．掌握影响分子间作用力的因素，了解分子间作用力对物质性质的影响；3．了解氢键及氢键对物质性质的影响。
解读与打通常规考点1．化学键分类化学键⎩⎪⎨⎪⎧离子键共价键⎩⎪⎨⎪⎧极性（共价）键：X —Y 非极性（共价）键：X —X 2．化学反应的本质反应物分子内化学键的断裂和生成物分子内化学键的形成。
3．分子间作用力（1）定义：把分子聚集在一起的作用力，又称范德华力。
（2）特点①分子间作用力比化学键弱得多；②影响物质的物理性质，如熔点、沸点、溶解度，而化学键影响物质的化学性质和物理性质；③存在于由共价键形成的多数共价化合物和绝大多数非金属单质及稀有气体之间，如CH 4、O 2、Ne 等。
（3）规律一般来说，对于组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高。
例如：熔、沸点：HCl<HBr<HI ，I 2>Br 2>Cl 2>F 2，Rn ＞Xe ＞Kr ＞Ar ＞Ne ＞He 。
4．氢键（1）定义：分子间存在的一种比分子间作用力稍强的相互作用。
（2）形成条件：除H 外，形成氢键的原子通常是O 、F 、N 。
（3）存在：氢键存在广泛，如蛋白质分子、醇、羧酸分子、H 2O 、NH 3、HF 等分子之间。
分子间氢键会使物质的熔点和沸点升高。
特别提醒：（1）氢键不是化学键，是介于分子间作用力和化学键之间的一种作用力。
（2）氢键、分子间作用力的大小主要影响物质的物理性质，如熔点、沸点等。
隐性考点氢键对物质性质的影响（1）对物质熔沸点的影响①某些氢化物分子存在氢键，如H 2O 、NH 3，HF 等，会使同族氢化物沸点反常，如H 2O>H 2Te>H 2Se>H 2S 。
②当氢键存在于分子内时，它对物质性质的影响与分子间氢键对物质性质产生的影响是不同的。
无机化学-分子间作用力和氢键
He、Ne、Ar、Kr、Xe从左到右原子半径（分子半径）依次增大，变形 性增大，色散力增强，分子间结合力增大，故b. p. 依次增高。可见，范 德华力的大小与物质的m. p.，b. p.等物理性质有关。
同类分子型物质熔、沸点比较
熔点/K
沸点/K
F2
53.6
85
Cl2
(1) 与电负性大且 r 小的原子 ( F，O， N ) 相连的 H ； (2) 在附近有电负性大，r 小的原子 ( F，O，N ) 。
4、 氢键的特点
（a）氢键存在饱和性和方向性 ➢ 氢键的饱和性指的是每一个 X—H 只能与一个Y原子形成氢键。 只是因为H的体积较小，当形成 X—H…Y 氢键后，X和Y原子电 子云的斥力使得其它极性分子很难靠近。（H的配位数一般为2） ➢ 氢键的方向性指的是Y原子与X—H形成氢键后， X—H…Y 尽 量位于一条直线上，这样可使X和Y原子距离最远，斥力最小。
CH3CH2CH3 b.p. -44.5℃
CH3CH2CH2CH3 b.p. -0.5℃
CH3CH2CH2CH2CH3 b.p. 36℃
●正戊烷、异戊烷和新戊烷三种异构体的相对分子质量相同, 色 散力随分子结构密实程度的增大而减小,导致沸点按同一顺序下降
CH3CH2CH2CH2CH3 b.p.36 ℃
总作用力
8.5 8.75 26.00 23.11 21.14 29.60 47.31
对大多数分子来说，以色散力为主 (除极性很大且存在氢键的 分子，如H2O外)
色散力的大小既依赖于分子的大小，也依赖于分子的形状
●丙烷、正丁烷和正戊烷均为直链化合物(忽略分子形状的影响 ), 色散力随分子体积的增大而增大, 导致沸点按同一顺序升高
分子间作用力和氢键
NH3
-75
-100
-125
H2Te
H2S H2Se HClAHsHB3r
SbH3 HI
×SnH4
PH3
×GeH4
SiH×4
-150CH×4
2 3 4 5 周期
一些氢化物的沸点
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1、氢键的形成条件：
★（1）与电负性大且 r 小的原子(F， O， N)相连的 H ； （2）在附近有电负性大， r 小的原子(F， O， N)。
P12—14 一、1、3、4 二、3 三、1、2 四、1、2
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共价键
O HH
氢键
氢键的形成过程
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返回
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正负电荷重心重合为非极 性，不重合为极性。
+-
非极性分 子
-+
极性分子
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-+
离子型分 子
分子的极性与分子空间构型的关系
分子
键的极性 空间构型 分子极性
双原 子
H2、N2、O2、F2、 Cl2、Br2、I2等
非极性键
HF、HCl、HBr、 HI等
极性键
直线型 直线型
非极性分子
“相似相溶”原理——非极性溶 质一般能溶于非极性溶剂；极性溶质 一般能溶于极性溶剂。
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练习1：
碘升华时，下列所述各项中，发生
变化的是（ AB ）
A、分子间距离 B、分子间作用力 C、分子内共价键 D、分子的化学性质
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练习2：
下列属于分子晶体的一组物
质是（ B ）
A、CaO NO CO B、ICl H2O2 He C、CO2 SO2 NaOH D、NaCl CH4 NH3
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。
高一理化生分子间作用力和氢键极性分子和非极性分子
2. SiCl4沸点较高, 但SiH3Cl较低,为什么? 3. C60晶体的升华热为181.4kJ/mol, 比一般分子间
力数值大得多, 你认为原因是什么?
4. 解释在室温下, 从F2、Cl2、Br2、I2物体状态由气 态变成液态和固态的原因。
指分子、离子和原子的相对大小及离子的电价。
总之，分子的大小、形状和分子间的相互作 用是涉及到有机、药物合成、生物化学、表面科 学及分子光谱学等多种学科的、内容非常丰富、 应用极其广泛的课题之一。它既包含分子的几何 性质，又包含分子的电子性质。有些方面迄今尚 未认识清楚，有待深入揭示其本质。
练习题:
金属原子, 如:
Cl
Cl
Me Me N
Pt Me N Me
H
H
Cl
Cl
Pt
Cl
Cl
Me N
Me H
Br Me Pt N Me
(c)氢键对物质性质的影响
i. 物质的熔点和沸点
分子间生成氢键, 物质的熔点和沸点会上
升; 分子内形成氢键, 物质的熔点和沸点会降低。
例如,
NO2 OH
下面列出了某些分子分子间力的数值(kJ/mol):
分子 静电力 诱导力
色散力 总作用力
Ar
0.000 0.000
8.50
8.50
CO
0.003 0.008
8.75
8.75
HI
0.025 0.113 25.87
26.00
HBr 0.69 0.502 21.94
23.11
HCl 3.31
分子间作用力和氢键
分子间作用力和氢键
分子间作用力是指分子之间的相互作用的结果，这些相互作用的力使得分子能够相互间产生非常有效的结合。
其中包括Van der Waals力（vdW力）、范德华力、弹性力以及疏水力。
氢键是一种特殊的分子间作用力，它是由不同原子中的氢原子与有给定电子配置的原子（如氮、氧或硫原子）之间建立的一种能量较低的结合力。
由于氢原子只有一个电子，它比其他原子更容易完成共价键，因此氢键也被称为半共价键。
氢键是生物大分子无极限稳定性的基础，因为它们能够使得生物大分子结构完整、紧凑。
此外，氢键还可以促进各种化学反应的发生，比如酶催化、蛋白质结构变化、DNA的复制等。
分子间内氢键作用力与分子间氢键作用力
分子间内氢键作用力与分子间氢键作用力分子间内氢键作用力与分子间氢键作用力是化学中重要的概念。
它们是分子之间相互作用的一种形式，对于分子的稳定性和物理性质都具有重要的影响。
本文将从两种作用力的定义、基本特征、形成机制、应用等方面进行详细的解释和探讨。
一、分子间内氢键作用力1.定义：内氢键是指同一分子内的氢原子与其他原子间的氢键作用力。
2.基本特征：内氢键是一种分子内的相互作用，其特征包括：氢键通常由含有活性氢的官能基团所产生，如甲基羰基、羧基等；内氢键的键能很小，一般为1-3 kcal/mol；内氢键能够影响分子的构象、化学反应和物理性质。
3.形成机制：内氢键作用力的形成机制主要涉及到氢键中氢原子的偏移。
在某些分子中，由于原子的电负性产生分子内电荷分离，它们之间的差异会导致H-C、H-O、H-N之间的偏移，因此建立了内氢键。
4.应用：内氢键作用力是药物分子设计中需要考虑的因素之一。
例如，内氢键的存在可以增加分子的稳定性和药效，同时也有助于解释某些药物的药效和副作用。
二、分子间氢键作用力1.定义：分子间氢键是指不同分子之间，氢原子与非金属原子之间的氢键作用力。
2.基本特征：分子间氢键是分子间的相互作用，其特征包括：分子间氢键通常由含氢官能团的一种分子与其他原子含有氧、氮、氯等原子的另一种分子之间产生氢键；分子间氢键的键能相对较强，一般为5-10 kcal/mol；分子间氢键能够影响分子的物理和化学性质。
3.形成机制：分子间氢键的形成主要涉及到两个分子中的氢键原子之间的相互作用。
一般来说，氢键原子所在的分子通常是具有高电负性的分子，如氨、水、醇等；而另一种分子则具有较强的电正性原子或键合电子云的位置，如含氧化合物、含氮化合物等。
两者之间的相互作用导致氢键的形成。
4.应用：分子间氢键作用力在生物大分子和有机化合物的结构中具有重要的作用。
许多生物大分子，如DNA、蛋白质等，都是由分子间氢键所组成的稳定结构；同时，许多有机物，如醇、醛、酮等，也是通过分子间氢键增加其稳定性和改变其物理性质。
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3.主要影响物质的物理性质（熔沸点）
由分子构成的
化学键与范德华力的比较 化学键 范德华力
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 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）
存在范围 分子内、原子间
作用力强 弱 影响的性 质 较 强
主要影响 化学性质
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 ）
分子间作用力 和氢键
问题1
冰山融化现象是物理变化还是化学变化？ 冰山融化过程中有没有破坏其中的
化学键？
那为什么冰山融化过程仍要吸收能量呢？
一、分子间作用力
定义：把分子聚集在一起的 作用力叫分子间作用力，又 称范德华力。
问题2
范德华力有什么特点？ 范德华力对物质哪些性质有影响？
范德华力的特点
1.广泛存在（由分子构成的物质） 2.作用力弱
思考题：
1、比较下列物质的熔、沸点高低，并且 说明比较的依据。 （1）金刚石晶体，氯化钠晶体，干冰 （2）CCl4，CF4 ，CBr4 （3）HF , HCl , HI
2、解释氮气分子中含有氮氮叁键，键能 很大，为什么熔沸点较低？
A.干冰
D.I2
B.NaCl
E.H2SO4
C.NaOH
问题三 范德华力如何影响物质的 物理性质？
物质
F2
Cl2
Br2
160 -7.2 58.78
I2
254 113.5 184.4
38 71 相对分 子量 熔点 -219.6 -101 （℃） 沸点 -188.1 -34.6 （℃）
熔沸点变 化趋势
5.氢键对物质性质的影响 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。
问题四
为什么冰会浮 在水面上呢？
冰 晶 体 中 的 孔 穴 示 意 图
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
氢 键
1.定义：氢键是指分子间的一种相互作
用（静电作用）。
2.氢键的表示方法:X—H…Y
3.氢键的形成条件:
X、Y必须是原子半径小、 吸引电子能力很强的非金 属原子；X、Y与H构成分子。 （中学只讨论F、O、N）
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
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
课堂练习
固体冰中不存在的作用力是 A.离子键 C. 氢键 B.极性键 D. 范德华力
( A)
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素单质物理性质差异
【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
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
联系生活实际?你能发现出什么矛盾吗?