分子间作用力与氢键
分子间作用力和氢键
二、氢键： 氢键：
1.氢键的形成过程： 1.氢键的形成过程： 氢键的形成过程
在水分子中的O 在水分子中的O—H中，共用电子对强 烈的偏向氧原子， 烈的偏向氧原子，使得氢原子几乎成 裸露”的质子，其显正电性， 为 “裸露”的质子，其显正电性， 它能与另一个水分子中氧原子的孤电 子对产生静电作用，从而形成氢键。 子对产生静电作用，从而形成氢键。
分子间作用力
一、分子间作用力： 分子间作用力：
1.定义: 将分子聚集在一起的作用力. 1.定义: 将分子聚集在一起的作用力. 定义 2.实质： 静电作用，比化学键弱得多. 2.实质： 静电作用，比化学键弱得多. 实质 3.类型： 范德华力和Байду номын сангаас键 3.类型： 类型 4.存在： 4.存在： 存在 普遍存在分子间
作用粒子 化学键 分子间作用力 (范德华力 范德华力) 范德华力
作用力大小
意义 主要影响物质 的化学性质 主要影响物质的物 理性质( 沸点) 理性质(熔、沸点)
相邻原子 分子之间
大 小
巩固练习： 巩固练习：
1. 下列物质受热熔化时，不需要破坏化学键（ CD） 下列物质受热熔化时，不需要破坏化学键（ A. 食盐 B. 纯碱 C. 干冰 D. 冰
5.作用： 影响物质的熔、沸点、 5.作用： 影响物质的熔、沸点、溶解度 作用
氧气在水中的溶解度比氮气大， 例：氧气在水中的溶解度比氮气大，原因是 氧分子与水分子之间的范德华力大 6.影响因素 6.影响因素 ： 结论：对于结构组成相似的物质，随着相对 结论：对于结构组成相似的物质， 分子质量的增大，范德华力增大，物质的、 分子质量的增大，范德华力增大，物质的、 沸点升高。 沸点升高。
形成条件： 2. 形成条件： 氢原子与非金属性强且原子半径小的非金 属元素原子， 属元素原子，如F、O、N原子 、 、 原子 表示方法： 3. 表示方法：
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
分子间的三种力
分子间的三种力分子间的三种力是指分子之间相互作用的力，包括范德华力、离子键和氢键。
这些力在化学和生物学中起着重要的作用，影响着物质的性质和行为。
1. 范德华力范德华力是一种吸引力，它是由于分子之间电荷分布不均匀而产生的。
在一个分子中，电子围绕原子核运动，并形成一个电荷云。
这个电荷云并不总是均匀分布的，有时候会出现短暂的极性。
当两个非极性分子靠近时，它们之间会发生相互作用。
范德华力可以被分为两种类型：引力和斥力。
当两个非极性分子靠近时，它们的电荷云会发生重叠，形成一个共享区域。
这个共享区域导致了一个吸引力，在两个分子之间形成了一个临时偶极矩。
这种吸引力被称为范德华引力。
另一方面，当两个极性分子靠近时，它们之间会发生排斥作用。
这是因为它们的电荷云重叠，导致两个分子之间的斥力增加。
范德华力在物质的相变、溶解度、沸点和密度等方面起着重要作用。
它是液体和固体形成的基础，也是分子间相互作用的主要力量之一。
2. 离子键离子键是由正负电荷之间的吸引力形成的。
当一个或多个电子从一个原子转移到另一个原子时，它们会产生一个正离子和一个负离子。
这些离子通过静电吸引力相互吸引在一起，形成稳定的结构。
离子键通常发生在金属和非金属之间，因为金属倾向于失去电子而非金属倾向于获得电子。
这种电荷转移可以导致非金属原子带有负电荷，并形成负离子，而金属原子则带有正电荷，并形成正离子。
离子键是非常强大的化学键，因此具有高熔点和高沸点。
这也是为什么许多盐类物质在常温下呈固体状态的原因。
3. 氢键氢键是一种特殊类型的化学键，它是由于氢原子与较电负的原子（如氮、氧和氟）之间的相互作用而形成的。
在这种相互作用中，氢原子与一个带有部分负电荷的原子发生吸引力。
氢键通常发生在水分子、蛋白质和DNA等生物大分子中。
在水中，氧原子带有部分负电荷，而氢原子带有部分正电荷。
这导致了水分子之间的氢键形成，使得水具有高沸点、高表面张力和高溶解度等特性。
在蛋白质和DNA中，氢键起着稳定空间结构和保持功能活性的重要作用。
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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氢键的特点
氢键的特点
• 作用力比范德华力大，但比化学键小得多 • 是一种特殊的分子间作用力，不是化学键 • 具有方向性和饱和性（一个氢原子只能形成一个氢键；
形成氢键的三个原子在一条直线上时最稳定）
• 氢键的存在范围：分子间或分子内 • 氢两边的X和Y原子所属元素的电负性越强，半径
越小，形成的氢键越强。
• 分子极性越强，范德华力越大。
随堂练习
下列物质的变化，破坏的主要是分子间作用
力的是（ AC ）
A、碘单质的升华 B、NaCl溶于水 C、将水加热变为气态 D、NH4Cl受热分解
• 比较下列物质的熔沸点的高低
• CH4＜ CF4 ＜ CCl4 ＜ CBr4 ＜ CI4 • H2O ＜ H2S ＜ H2Se ＜ H2Te
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
范德华力
把分子聚集在一 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）
问题探究：
• 范德华力如何影响物质的物理 性质？
卤族元素单质物理性质差异
物质
F2
Cl2
Br2
相对分子质量
38
71
160
熔点（℃） -219.6 -101 -7.2
Thank You!
第二章 第三节
分子间作用力与物质性质
思考：
• 冰雪融化，是物理变化还是化学变化？有 没有破坏其中的化学键？ 有没有能量的变 化？为什么？
• 我们知道：分子内部原子间存在强的相互 作用——化学键，形成或破坏化学键都伴
随着能量变化。
•
如水在通电情况下分解为氢气和氧气，
水分子中H-O键被破坏，生成H-H、O-O
课堂练习
• 下列物质中不存在氢键的是（ D ）
• A、冰醋酸中醋酸分子之间 • B、液态氟化氢中氟化氢分子之间 • C、一水合氨分子中的氨分子与水分子之间 • D、可燃冰（CH4·8H2O）中甲烷分子与水分
子之间
氢键对物质性质的影响
• 氢键的键能一般小于40kJ/mol，强度介于 化学键和范徳华力之间．因此氢键不属于 化学键，而属于分子间作用力的范畴。同 范徳华力一样，氢键只对物质的物理性质 有影响，主要表现为物质的熔沸点升高， 另外，对物质的电离和溶解等也有影响。
较
强
与化学键相比 小于化学键,大
弱的多
于范德华力
主要影响化学 性质
主要影响物理 主要影响物理
性质（如熔沸 性质（如熔沸
点）
点）
知识梳理
分
分 子
存在
子 间 作
用
力
范 实质： 电性作用 德 华 特征： 无饱和性、无方向性 力 影响： 物质的熔点和沸点
实质： 电性作用
氢 键 特征：有饱和性、有方向性
影响：物质的熔点、沸点溶解度
联系生活实际?你能发现出什么矛盾吗?
联想质疑
据范德华力规律氧族元素氢化物的沸
点应该是H2O＜H2S＜H2Se＜H2Te
沸点
氢化物150
H2O
H2O 100
50
H2S
0
沸点(℃)
100.0
-60.75
H2Te
H2Se -50 H2Te -100
-41.5
H2S-1.3
H2Se
氢键
• 定义：当氢原子与电负性大的X原子以共价 键结合时，它们之间的共用电子对强烈地 偏向X，使H几乎成为“裸露”的质子，这 样相对显正电性的H与另一分子中相对显负 电性的X(或Y)原子相接近并产生静电相互作 用和一定程度的轨道的重叠作用，这种相 互作用称为氢键。
• A.离子键
B.极性键
• C. 氢键
D. 范德华力
知识整合
化学键与范德华力氢键的比较
化学键 范德华力
氢键
概
念 相邻的原子间 把分子聚集在
强烈的相互作 一起的作用力
用
存 在 范 围 分子内、原子间 分子之间
分子内“裸露”的氢核与 另一分子中带负电荷的原 子产生的静电作用
分子之间
作用力强 弱
对物质的 影响
• 存在范围：多数非金属单质（金刚石、晶体硅 除外）、稀有气体、非金属氧化物（SiO2除外）、 氢化物、酸等共价化合物
随堂练习
• 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. 干冰 B. NaCl
• C. NaOH D. I2
E. H2SO4
氢键对物质性质的影响
• 1、对物质熔沸点的影响： • 分子间氢键使物质熔点升高 • 分子内氢键使物质熔点降低 • 2、若分子与溶剂分子间形成氢键，则该物
质在溶剂中的溶解度增大。 • 3、解释一些反常现象：如水结成冰时，为
什么体积会膨胀。
• 为什么冰会浮在水面上？
水
冰
O
O
HHHH
O
HH
O HH
O HH
冰 水
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
课堂练习 • 固体冰中不存在的作用力是 ( A )
• 氢键：静电作用力和一定程度的轨道重叠
作用 • 氢键的表示方法:X—H…Y（X和Y可以是同种原子，
也可以是不同种原子。实线表示共价键，虚线表示氢键。）
• 本质：电性作用；
氢键的形成条件:
• 有X-H共价键，X原子电负性强，原子半径 小，如F、O、N等。
• 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。
沸点（℃） -188.1 -34.6 58.78
熔沸点变化趋 势
熔沸点逐渐升高
I2
254 113.5 184.4
一般情况下，组成和结构相似的分子，相对 分子质量越大，范德华力越大，熔沸点越高
影响范德华力大小的因素
• 一般情况下，组成和结构相似的分子，相 对分子质量越大，范德华力越大。
• 分子间距离：同种物质，分子间距离越大， 范德华力越小。
键。
通电
2H2O==2H2 + O2
水的三态转变
• 物质三态之间的转化也伴随着能量变化。 这说明：分子间也存在着相互作用力。
固态水
液态水
气态水
分子间作用力的种类
• 分子间作用力：分子之间普遍存在的，把 分子聚集在一起的作用力，它能使许多物 质以一定的凝聚态（固态和液态）存在。
• 分子间作用力主要有两种：范德华力和氢 键
范德华力
• 阅读课本P59思考： • 范德华力有什么特点？ • 范德华力对物质的哪些性质有影响？
范德华力
• 范德华力的特点：
• 广泛存在（由分子构成的物质）
• 作用力弱
由分子构成的
• 主要影响物质的物理性质（熔沸点）
• 注意：范德华力不是化学键
化学键与分子间作用力比