《分子间作用力和氢键》
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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。
无机化学-分子间作用力和氢键
分子间作用力对物质物理化学性质的影响
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
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课件
离子间极化越强，核间距缩短 离子间极化越强，物质熔点、沸 点就越低 离子间极化越强，物质颜色越深
化学键与物质结构
晶体
内部的原子、分子、离子等质点有规则排列的一 类固体物质统称为晶体
离子晶体
原子晶体 晶 体
一般而言：三种晶体在熔点、沸点、硬度上有： 原子晶体 > 离子晶体 > 分子晶体
能够形成氢键的物质是很广泛的，如水、醇、 羧酸、无机酸、氨、胺、等。在生物过程中具有意义 的蛋白质、脂肪、糖等基本物质都含有氢键。
➢分子间氢键的形成可使物质的熔点和沸点显著 升高。
化合物
HF
沸点（℃） -19.9
HCl -85.0
HBr -66.7
HI -35.4
02:29
化学键与物质结构
➢ 氢键的形成对物质的溶解度有一定的影响。 在极性溶剂中，如果溶质分子和溶剂分子之
一个分子的HX与另一个分子中的Y（Y和X可以是 相同的元素)相结合而成的氢键叫做分子间氢键。
同一分子内部的X－H与Y相结合而成的氢键，叫做 分子内氢键。
02:29
化学键与物质结构
氢键的特点：
➢氢键具有方向性和饱和性。
方向性：
在形成分子间氢键时．X—H与Y在同 一直线上，这样成键可使X与Y的距离最远， 两原子电子云之间的斥力最小．所形成的 氢键最强，体系更稳定。
分子变形性越 大，色散力越
大
色散力发生在各种分子之间，并且是范德华力的主要形式。
02:29
化学键与物质结构
分子间力具有以下特性：
(1)它是存在于分子间的一种电性作用力。 (2)作用能的大小只有几个千卡／摩尔，比化学键 能(约为30－150千卡／摩尔)小一二个数量级。 (3)作用力的范围很小。三种分子间力都与分子间 距离的七次方成反比，即当分子稍为远离时，分 子间力迅速减弱。 (4)一般没有方向性和饱和性。 (5)在三种作用力中，色散力是主要的，诱导力通 常很小，只有少数极性较大(如水、氨)的分子之 间，取向力才占一定的比例或占优势。
分子间力氢键
【问题探究一】 问题探究一】
干冰气化现象是物理变化还是化学变化？ 干冰气化现象是物理变化还是化学变化？
干冰气化过程中有没有破坏其中的 化学键？ 化学键？
那为什么干冰气化过程仍要吸收能量呢？ 那为什么干冰气化过程仍要吸收能量呢？
分子间作用力
分子间存在着将分子聚集在一起 的作用力，这种作用力称为分子间作 的作用力，这种作用力称为分子间作 用力又称为 又称为范德华力 用力又称为范德华力
I2 254 113.5 184.4
38 相对分 子量 熔点 -219.6 （℃） 沸点 -188.1 （℃）
熔沸点变 化趋势
熔沸点逐渐升高
卤族元素单质物理性质差异
三、分子间作用力
1。概念：分子间存在的将分子聚集在一起 。概念： 的作用力称为分子间作用力， 的作用力称为分子间作用力， 又称为范德华力。 又称为范德华力。 （1）存在：由分子构成的物质 ）存在： （2）大小：比化学键弱得多。 ）大小：比化学键弱得多。 2。意义：影响物质的熔沸点和溶解性等 。意义：影响物质的熔沸点和溶解性等 熔沸点 物理性质
分子间作用力 与氢键
水有三态变化: 水有三态变化:
吸热 吸热
固
放热
液
放热
气
0℃ 100℃
干冰升华、 硫晶体熔化、液氯汽化都要吸收能量。 干冰升华 、 硫晶体熔化 、 液氯汽化都要吸收能量 。 物质从固态转变为液态或气态， 物质从固态转变为液态或气态 ， 从液态转变为气 为什么要吸收能量?在降低温度 增加压强时， 在降低温度、 态，为什么要吸收能量 在降低温度、增加压强时， C12、CO2等气体能够从气态凝结成液态或固态。 等气体能够从气态凝结成液态或固态。 这些现象给我们什么启示? 这些现象给我们什么启示
分子间力
Compound
AgF
r+/r-
Crystalline type Coordination number
0.85 NaCl
6:6
AgCl
0.63 NaCl 6:6
AgBr
0.57 NaCl 6:6
AgI
0.51 ZnS 4:4
Compound
CuF
CuCl
CuBr
CuI
r+/r-
0.72
0.53
0.49
氢键（hydrogen band）
● 氢键存在的证明 氢键和分子间作用力一样，
也是很弱的力. 与同系物性质的不同就是
由氢键引起的.
The structure of ice
● 氢键的结构特点
rH
d
θ
X
Y
R
Represent of hydrogen bond
这种方向与富电子 氢化物中孤对电子占 据的轨道在空间的伸 展方向有关.
，Be2＋离子半径最小，又是2电子构型，因此Be2＋有很大的极化能 力，使Cl－发生比较显著的变形，Be2＋和 Cl－之间的键有较显著的 共价性。因此BeCl2具有较低的熔、沸点。BeCl2、MgCl2、CaCl2的 熔点依次为410℃、714℃、782℃。
● 溶解度降低 离子极化使离子键逐步向共价键过渡，根据相似
● 偶极矩 (dipole moment, µ) 表示分子中电荷分布状况的物理量，定义为正、负电重心间的
距离与电荷量的乘积. 分子电偶极矩是个矢量. 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.
● 双原子分子的极性取决于键的极性。
氢键和分子间作用力
氢键和分子间作用力
氢键是一种分子间作用力，通常以“H”表示。
它是由一个极性分子中的一个部分和另一个极性分子中的一个部分之间的反向电荷
吸引力。
这种作用力比分子间力更强，因此分子之间的距离更近。
氢键常常在生物分子中发现，如DNA和蛋白质。
DNA的双螺旋结构是通过氢键形成的。
在蛋白质中，氢键会影响蛋白质的三维结构，因此影响它们的功能。
氢键也在化学反应中发挥着重要作用。
例如，在酸碱反应中，氢键是质子转移的关键。
在酸碱反应中，酸中的氢离子（H+）从酸分子中转移到碱分子中，形成水分子。
这种转移是通过氢键实现的。
总之，氢键是一种重要的分子间作用力，它们在生物和化学领域都发挥着重要作用。
了解氢键的性质和作用可帮助我们更好地理解分子之间的相互作用，进而为我们的科学研究和工作提供基础。
- 1 -。
高一理化生分子间作用力和氢键极性分子和非极性分子
1. CF4与PF3具有相同的电子数(42个)和相对分子质 量(88), 但CF4的熔沸点均比PF3低, 为什么?
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
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