分子结构和分子间力氢键
分子内氢键与分子间氢键
分子内氢键与分子间氢键分子内氢键和分子间氢键是化学中两个重要的概念，它们在分子结构和性质上起着至关重要的作用。
本文将分别对这两个概念进行介绍和分析。
一、分子内氢键分子内氢键是指分子内部形成的氢键。
氢键是一种静电作用力，通常发生在含有氢原子的分子中，其中氢原子与较电负性的原子（如氧、氮、氟）形成的键。
氢键的形成与原子之间的电子云的相互作用有关。
分子内氢键在分子结构上起着至关重要的作用。
它可以影响分子的构象、稳定性和化学性质。
例如，DNA的双螺旋结构就是由分子内氢键所稳定的。
分子内氢键还可以影响分子的物理性质，如沸点、溶解度等。
因此，研究分子内氢键对于理解分子结构和性质具有重要意义。
二、分子间氢键分子间氢键是指分子之间形成的氢键。
分子间氢键是分子间相互作用的一种重要形式。
与分子内氢键不同，分子间氢键是在分子之间形成的。
它可以影响分子的聚集态和物理性质。
分子间氢键在许多领域中都具有重要的应用价值。
例如，在药物设计中，分子间氢键可以影响药物的溶解度和生物活性。
在材料科学中，分子间氢键可以影响材料的结晶性质和力学性能。
因此，研究分子间氢键对于合理设计和优化材料性能具有重要意义。
分子内氢键和分子间氢键在分子结构和性质上起着重要作用。
分子内氢键影响分子的构象和稳定性，而分子间氢键影响分子的聚集态和物理性质。
研究这两个概念对于理解分子的行为和性质具有重要意义，也有助于开发新的材料和药物。
希望通过本文的介绍，读者能对分子内氢键和分子间氢键有更深入的了解，并能进一步探索这两个概念在化学和材料科学中的应用。
化学键分子间作用力氢键
化学键分子间作用力氢键化学键指的是分子内原子之间的相互作用力，而分子间作用力则是指不同分子之间的相互作用。
分子间作用力一般分为三种类型：范德华力、电子偶极相互作用力和氢键。
其中氢键是分子间作用力中最为强大、常见和重要的一种。
氢键是指氢原子与较电负的原子发生作用力的一种静电相互作用力。
可以说，氢键是生命之源和物质世界的基础。
一、氢键的定义氢键是指氢原子与较电负的原子（如氮、氧和氟）上的孤对电子或π电子的相互作用力。
通俗的说，就是一个分子中的氢原子与另一个分子中的氧、氮、氟等原子之间的作用力，在分子中扮演着重要的角色。
氢键是一种独特的静电相互作用力，发生在分子之间，不同于共价键和离子键。
二、氢键的形成原理氢键的形成是因为氢原子与氧、氮、氟等元素的电负性相差较大，氢原子中心的正电荷和氧、氮、氟原子上的负电子相吸引，导致氢、氮、氧、氟之间发生静电相互作用力。
在氢键中，氢原子所带的正电性与氮、氧和氟原子上带有的负电性相互吸引形成一个小的电偶极。
因此，可以说氢键是氢与氧、氮、氟等元素之间的一种电子偶极相互作用力。
三、氢键的种类氢键根据成键方向可以分为线性氢键和非线性氢键。
线性氢键的配置形成氢键的方向是一条直线，而非线性氢键的配置则是对称的，可以是任意角度。
1. 线性氢键线性氢键是氢原子与较电负的原子上孤对电子或π电子成键的一种形态。
线性氢键通常是由两个分子之间相互作用所形成，成键的方向是成一条直线。
线性氢键除了O–H…O型的氢键外还有N–H…O型的，两者基本相同，只是其中的H原子的反应物不同。
2. 非线性氢键非线性氢键是指氢键的成键方向并不是线性，而是是不对称的。
除了H-O-H型氢键以外，有OH…π，NH…π和CH…O等类型的非线性氢键。
四、氢键在生物体系中的作用氢键在生物体系中发挥着多种多样的作用。
例如在DNA 的双螺旋结构中，两个串联的DNA链之间的成键就是O-H…O 型的氢键；在蛋白质的三维结构中，氢键是蛋白质分子内的一种重要的成键方式，涉及到蛋白质的稳定、折叠和功能性；在蛋白质与DNA相互作用后形成的复合物中，氢键也是重要的成键方式之一。
分子结构及分子间氢键
分子结构及分子间氢键分子结构及分子间氢键是化学领域中的一个重要概念。
在化学中，分子是由原子组成的，原子通过共享或转移电子而相互连接。
当原子以特定的方式组合在一起时，它们形成了分子。
分子的结构可以通过原子之间的键来描述，而分子间氢键是其中一种重要的键类型。
分子结构是分子中原子的排列方式和连接方式。
它可以通过分子的分子式来表示。
分子式是用化学符号表示分子中每个原子的种类和数量的简明公式。
例如，水分子的分子式是H2O，表示它包含2个氢原子和1个氧原子。
在分子结构中，原子通过共价键或离子键相互连接。
共价键是通过共享电子来连接原子的键。
它是一种强的化学键，需要一定能量才能打破。
离子键是由正离子和负离子之间的电荷吸引力形成的，它有时也被称为电价键。
与共价键和离子键相比，氢键的结构和性质要简单得多。
氢键是由一个氢原子与一个电负性较高的原子（如氮、氧或氟）之间的相互作用形成的。
氢键主要是电荷间的吸引力，而不是共享或转移电子。
氢键的形成需要满足一些条件。
首先，氢原子必须与一个较电负的原子相连，这个较电负的原子通常是氮、氧或氟。
其次，这个较电负的原子必须有一个孤对电子，它可以吸引氢原子的正电荷。
最后，氢键的形成还需要分子中的两个原子之间的距离和角度适当。
氢键的稳定性和强度较弱，但在生物分子的结构中起到了重要作用。
例如，在DNA分子中，氢键帮助保持双螺旋结构的稳定性。
在蛋白质折叠和构象中，氢键也起到了关键作用。
总结起来，分子结构及分子间氢键是化学中的重要概念。
分子结构描述了分子中原子的排列方式和连接方式，可以通过分子式来表示。
分子间氢键是一种特殊的键类型，由氢原子和电负性较高的原子之间的相互作用形成。
氢键在生物分子的结构中起到了重要作用，帮助维持分子的稳定性和功能。
分子结构和分子间力、氢键
（4）SiCl4
学习目标
1、掌握分子的极性
2、理解分子间力与氢键
四、分子间作用力
布置任务： 任务一：判断BeCl2、BCl3、SiCl4 、H2S、PH3分子的 极性，并解释原因？ 任务二：单质碘难溶于水，易溶于四氯化碳，为什么 ？
180 120 10928' 90 10928' 成键轨道夹角
2
4
s+(3)p 4
NH3 H 2O BeCl 2 BF3 CH 4 实例 HgCl 2 BCl 3 SiCl 4 PH3 H 2S Be(ⅡA) B(ⅢA) C,Si N,P O,S 中心原子 Hg(ⅡB) (ⅣA) (ⅤA) (ⅥA)
ro
r
H2 中的化学键，可以认为是电子自旋相反成对，结果使体
系的能量降低 。 从电子云的观点考虑，可认为 H 的 1s
轨道在两核间重叠，使电子在两核间出现 的几率大，形成负电区。两核吸引核间负 电区，使 2 个 H 结合在一起。
小结： 两个氢原子电子自 旋方式相反，靠近、 重叠，核间形成一 个电子概率密度较 大的区域。系统能 量降低，形成氢分 子。 核间距 R0为74 pm。 共价键的本质——原子轨道重叠， 核间电子概率密度大吸引原子核而成键。
原子之间是共价键。电子式为：
任务一：解释Ca(OH)2和H2O分子中的化学键种类
以及成键过程。 任务二：判断键的极性和分子中共价键的种类： H2O、HF、CH2=CH2
共用电子对是由一个原子或离子单方面提 供而与另一个原子或离子（不需要提供电 子）共用。这样的共价键叫做配位键。
第二章分子结构和分子间力、氢键
键能：< 40 kJ· mol-1
2019年4月8日3 时28分
二、氢键的特点 1、有方向性 2、有饱和性 3、氢键的强弱与电负性有关 氢键不仅存在于同种分子间，还可存在于不同分子间
2019年4月8日3 时28分
三、 氢键对化合物性质的影响
小结
sp杂化: 2个 sp杂化轨道
2杂化： 3个sp2杂化轨道 sp sp等性杂化
空间构型 直线形
实例 BeCl2
平面三角形 BF3
sp3杂化： 4个sp3杂化轨道 正四面体
s-p型
CH4
空间构型 含一孤电子对 三角锥 sp3不等性杂化 4个sp3杂化轨道
含二孤电子对 V字型
2019年4月8日3 时28分
结论：具有自旋相反的单电子的原子轨道相互靠拢能 2019年4月8日3 重叠形成稳定的共价键
时28分
2-1-2 价键理论的基本要点
①当自旋方向相反的未成对电子相互靠近时，两核间的 电子云密度增大，可以配对形成稳定的共价键。 例：A原子与B原子各有1个电子，且自旋相反，则可配 对形成稳定的共价单键 。A︰B 实例：HCl 若两个原子各有两个或三个单电子，则自旋相反的单电 子可以配对，形成共价双键和叁键。 A ∷B 和 A≡B 实例：O2 和 N2
2019年4月8日3 时28分
小 结
分子间力的本质是静电引力，包括取向力、诱导力、色散力。 极性分子和极性分子之间：取向力、诱导力、色散力。 极性分子和非极性分子之间： 诱导力、色散力。 非极性分子和非极性分子之间： 色散力。
2019年4月8日3 时28分
2019年4月8日3 时28分
分子内氢键与分子间氢键
分子内氢键与分子间氢键氢键是一种特殊的非共价相互作用力，它在化学和生物学中起着重要的作用。
氢键的形成可以分为分子内氢键和分子间氢键两种类型。
本文将详细介绍这两种类型的氢键及其在化学和生物学中的作用。
一、分子内氢键分子内氢键是指氢原子与形成氢键的原子在同一个分子中相互作用。
常见的分子内氢键形成的分子有醇类、酮类、醚类等。
分子内氢键的作用可以使分子在空间上发生构型的改变，从而影响分子的性质和反应活性。
以醇类分子为例，醇分子中的氢原子与氧原子形成氢键。
这种氢键的形成使得醇分子中的氢原子部分带正电，氧原子部分带负电。
因此，在醇分子中，氢键的存在使得分子极性增强，使得醇分子更易溶于极性溶剂。
此外，氢键还能够影响醇分子的酸碱性质和反应活性。
例如，氢键的形成使得醇分子中的氧原子部分带负电，使得醇分子成为酸性物质，能够与碱反应生成盐。
二、分子间氢键分子间氢键是指氢原子与形成氢键的原子位于不同分子中相互作用。
分子间氢键的形成能够使分子之间发生相互吸引，并影响分子的物理性质和化学性质。
分子间氢键的形成主要是由氢原子与氧原子、氮原子或氟原子之间的相互作用引起的。
以水分子为例，水分子之间通过氢键相互连接。
氢键的形成使得水分子之间发生相互吸引，使得水分子的沸点和熔点较高。
此外，氢键的存在还使得水分子呈现出较大的极性，使得水分子能够溶解许多离子和极性分子物质。
在生物学中，分子间氢键在蛋白质和核酸的结构中起着重要的作用。
例如，在蛋白质的空间结构中，分子间氢键的形成使得蛋白质的二级结构稳定，从而决定了蛋白质的功能。
在DNA的双螺旋结构中，分子间氢键的形成使得DNA的碱基能够相互配对，从而保证了DNA的复制和遗传信息的传递。
总结起来，分子内氢键和分子间氢键都是一种重要的相互作用力。
它们的形成能够影响分子的性质和反应活性，对化学和生物学过程具有重要的意义。
通过深入研究氢键的性质和作用机制，可以进一步理解和应用氢键在化学和生物学领域的作用。
化学键分子间作用力氢键
化学键分子间作用力氢键分子间作用力（Molecular Interactions）是指分子之间的相互作用力，它们是构成物质的基本力之一，能够影响物质的物理性质和化学性质。
其中最重要的一种分子间作用力就是氢键（Hydrogen Bonding）。
氢键是指由氢原子（H）与非金属原子（如氮、氧、氟等）中的电负性较高的原子（一般是氮、氧、和氟）形成的一种电荷间的相互作用力。
氢键通常分为两种类型：氢键供体（Hydrogen Bond Donor）和氢键受体（Hydrogen Bond Acceptor）。
氢键供体是指能够提供氢原子的物质，而氢键受体则是指可以接受氢原子的物质。
典型的氢键供体就是水分子，而氢键受体可以是各种分子，例如氧分子、氨分子等。
氢键的形成是由于氢原子与非金属原子之间的电负性差异。
非金属原子，如氮、氧、氟等，具有较高的电负性，因此会吸引周围的电子，使得电子云在非金属原子附近变得更加密集。
而氢原子，则因为电负性较低，电子云相对稀疏。
由于电子云的重新分布，氢与非金属原子之间会形成一个部分偶极负荷的相互作用区域。
这个部分偶极负荷可以与另一个分子的氢键受体部分形成氢键相互作用。
氢键的强度通常介于共价键和离子键之间。
一般来说，氢键的键能（Bond Energy）在5至30 kJ/mol之间。
氢键具有一些特殊性质，使得它在物质的性质中起到了重要的作用。
首先，氢键能够影响分子的物理性质。
由于氢键的存在，分子间的相互吸引力增强，使物质的沸点、熔点和溶解度等物理性质发生显著变化。
例如，水的沸点和熔点相对较高，这是由于水分子之间形成了大量的氢键。
另外，氢键也能够影响分子的旋转和振动，从而影响分子的谱学性质。
其次，氢键还可以影响分子的化学性质。
氢键的存在使得分子之间的电子云变得更加紧密，从而增加了分子间的相互作用力。
这种相互作用力能够影响分子的稳定性和反应性。
例如，氢键能够使一些化合物更加稳定，从而减缓其分解或反应速度。
分子结构与晶体结构—分子间力与氢键(无机化学课件)
三、化学键与作用力比较
作用力 化学键
化学键与分子间作用力的比较
存在
原子间 离子间
强弱 强
分子间作用性质
物理性质 （熔沸点）
课程小结
本节重点
分子间存在着（微弱的）将分子聚 在一起的作用力称为分子间作用力。
分为范德华力和氢键两大类。其中， 氢键是一种特殊的分子间作用力。
按照能量大小来排序：化学键＞ 氢键 ＞分子间作用力。
无机化学
˝
氢键
目录
CONTENTS
01 氢键的定义及表示方法
02 氢键的形成条件及特点
03 氢键对物质性质的影响
01
氢键的定义及表示方法
一、氢键的定义及表示方法
氢键：
分子内几乎“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
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
三、化学键与作用力比较
在通常情况下，将水加热到100℃，水便会沸腾；而要使水分解成氢气和氧气， 却需要将水加热至1000℃，这样的高温才会有水部分分解。由此我们能得出什 么结论？
想一想
三、化学键与作用力比较
H-O-H分解需要破坏共价键；而使水沸腾需要克服分子 间作用力，它们所需的能量不同，说明了分子间作用力比化 学键弱。
具有方向性与饱和性
03
氢键对物质的性质的影响
三、氢键对物质的性质的影响
类型：
1. 分子间氢键
F —— H ····F —— H
2. 分子内氢键
H O
OH
CO
三、氢键对物质的性质的影响
氢键对物质性质的影响:
1.氢键对物质熔、沸点的影响 分子间氢键增大了分子间的作用力使物质的熔、沸点升高。分子内氢键使物质的 熔沸点降低。例：对羟基苯甲酸高于邻羟基苯甲酸。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二、EDTA及其二钠盐的性质
• 乙二胺四乙酸简称EDTA或EDTA酸，用H4Y表 示。难溶于酸和一般有机溶剂，易溶于氨水和 NaOH溶液中，生成相应的盐溶液。
• 由于EDTA 酸在水中的溶解度小，故通常把它制 成二钠盐，一般也简称EDTA，或EDTA二钠盐， 用 Na2H2Y·2H2O 表 示 。 其 溶 解 度 在 20ºC 时 为 11.1g/100gH2O，此时溶液浓度约为 0.3mol·L-1， pH=4.42。
C2H5 NC
C2H5
S +
SNa
1 Cu 2+
2
C2H5
S
NC
1 Cu 2+
2
C2H5
S
+ Na +
9
(五)氨羧螯合剂
• 氨羧螯合剂是一种含有羧基和氨基的化合物，例如乙 二胺四乙酸，能与许多金属离子形成稳定的螯合物， 在分析化学中，它除了主要用于配合滴定外，在各种 分离和沉淀方法中还广泛地用作掩蔽剂。
2. 51 102
H+ + H3Y-
K a3
[H ][H3Y ] [H4Y]
1.00102
H+ + H2Y2-
K
a4
[H ][H2Y2 ] [H3Y ]
2. 16 103
H+ + HY3-
K
a5
[H ][HY3 ] [H2Y2 ]
6.92107
2
• 历史上有记载的，最早发现的第一个配 合物就是我们很熟悉的Fe4[Fe(CN)6]3～亚铁 氰化铁，六氰合铁(II)酸铁，普鲁士蓝。
• 它是1704年，普鲁士人狄斯巴赫在染料 作坊中为寻找蓝色染料，将草木灰、牛血用 在铁锅中强烈地煮沸而得到的。后经研究确 定其化学式为Fe4[Fe(CN)6]3 。
•
有的螯合物对金属离子具有一定的选择性，因
此它广泛地作为滴定剂、掩蔽剂和显色剂。一般螯
合剂主要有下列几种类型。
5
(一) “OO型”螯合剂
•
这类螯合剂以两个氧原子为键合原子，如羟基
酸、多元酸、多元醇、多元酚等。它们通过氧原子
和金属离子相键合，形成稳定的螯合物。
• 例如：酒石酸与Al3+反应，形成 五元环螯合物。
• 在与金属离子配位时可以形成具有环状结构的螯 合物，配位反应完成程度高，在一定条件下，配 合比也是一定的，计算方便。
11
• 氨羧配合剂是分子中含有—N(CH2COOH)2基团, 含有氨氮和羧氧两种配位原子，前者易与Co，Ni ，Zn，Cu，Cd，Hg等金属的离子螯合，后者则 几乎能与一切高价金属离子螯合。
第四章 配位滴定法
石化系 分析教研室
1
4.1 概述
• 配位化合物简称配合物，过去习惯称为络合物。 • 从广义角度讲，自然界中大多数无机化合物都是以
配合物的形式存在的。 • 人体当中的许多微量元素都是以配合物形式存在的
如血红素-Fe2+。植物中叶绿素是Mg的配合物。我 们的衣食主行及日常生活中用的许多材料都与配合 物有关。
13
• 乙二胺四乙酸中，两个羧基上的H转移至N原子 上，形成双偶极离子。
HOOCH 2C
CH2COO H
N CH 2 CH 2 N
HOOCH 2C
CH 2COOH
HOOCH2C -OOCH2C
+
+ CH2COO-
NH CH2 CH2 NH
CH2COOH
• 当EDTA溶解于酸度很高的溶液中时，它的两个
H+ + Y4-
K
a6
[H ][Y4 ] [HY3 ]
5.501011
15
• 其中，Ｋa1～Ka4分别对应于四个羧基的 解离；Ka5，Ka6则对应于氨氮结合的两 个氢离子。
4
•
随着生产的不断发展和科学技术水平的提高，
有机配位剂在化学中特别是分析化学中得到了日益
广泛的应用，从而推动了配合滴定法的迅速发展。
有机配合剂一般是一些多基配位体，形成的配合物
大都是环状配合物，称为螯合物。
•
螯合物的稳定性极高。虽然螯合物有时也存在
分级配合现象，但情况较简单，适当控制反应条件
，就能得到所需的配合物。
羧基可再接受H+而形成H6Y2+，这样质子化了的 EDTA就相当于六元酸，有六个解离平衡。
14
H6Y2+ H5Y+ H4Y H3YH2Y2HY3-
H+ + H5Y+ H+ + H4Y
K
a1
[H ][H5Y ] [H6Y2 ]
1.26101
K
a2
[H ][H4Y] [H5Y ]
• 目前，配合滴定法已经可以直接或间接地测定元 素周期表中的大多数元素，成为许多部门应用最 为广泛的方法之一。
• 目前研究过的氨羧配合剂已经有三十多种，其中 应用最为广泛的是乙二胺四乙酸（或二钠盐） （ Ethylene Diamine Tetraacetic Acid ） ， 简 称 EDTA。
12
N
Fe2+ + 3
N
N
Fe) “NO型”螯合剂
• 这类螯合剂为一些氨羧配合剂(如EDTA)和羟基喹 啉类物质，例如：8-羟基喹啉与Al3+作用，形成五 元环螯合物。
1Al3+
3
+
N OH
+ H+
N O
31Al3+
8
(四) 含硫螯合剂（ “SS型” ， “SO型” ， “SN 型” ）如铜试剂(二乙胺基二硫代甲酸钠)与铜反应， 形成四元环螯合物。
O
C-OH
C-OH C-OH
+
1 Al 3+
3
C-OH
O
O CO CO C-OH C-OH
O
1 Al3+ 3 + 2H+
6
(二) “NN型”螯合剂
• 这类螯合剂是通过氮原子与金属离子相键合形 成稳定螯合物，如各种有机胺类和含氮杂环化合物 等。
• 例如：邻二氮菲与Fe2+的反应，形成五元环螯合物。
HOOCH 2C
CH 2CO OH
N CH 2 CH 2 N
HOOCH 2C
CH 2CO OH
10
一、配位滴定中的滴定剂
• 在19世纪，无机配合剂已经应用于配位滴定分析。 但是无机配合剂与金属离子的配位反应是逐级进 行的，应用受到了一定局限。
• 逐步为有机配合剂取代，优点是一般含有两个以 上的配位原子，为多齿配位体。
3
• 由于配合物的一些独特性质，使人们对 配位化学的研究更深入广泛，如原子能、半 导体、火箭等尖端工业生产中，金属的分离 技术，新材料的制取和分析，50年代开始研 究的配位催化以及60年代蓬勃发展的生物无 机化学、金属有机化学等对配位化学的发展 起了促进作用。
• 与此同时，配位化学深入广泛的研究对 分析化学、生物化学、催化动力学、电化学、 量子化学等学科的研究有重大的意义。