分子间力氢键PPT讲稿.ppt
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1、分子间力氢键第1页,共51页,编辑于2022年,星期五四、分子间力和氢键四、分子间力和氢键 1.分子的分子的极性极性 2.分子间作用力分子间作用力 3.离子的极化作用离子的极化作用4.氢键氢键5.凝聚态物质的结构与性质凝聚态物质的结构与性质第2页,共51页,编辑于2022年,星期五1.分子的极性分子的极性非极性共价键非极性共价键 非极性分子非极性分子 极性共价键极性共价键 极性分子极性分子 双原子分子双原子分子 第3页,共51页,编辑于2022年,星期五1.分子的极性分子的极性多原子分子多原子分子 空间构型对称空间构型对称 空间构型不对称空间构型不对称 相同原子,非极性共价键相同原子,非极性共
2、价键相同原子,非极性共价键相同原子,非极性共价键极性分子极性分子极性分子极性分子非极性分子非极性分子非极性分子非极性分子第4页,共51页,编辑于2022年,星期五1.分子的极性分子的极性不同原子,极性共价键不同原子,极性共价键不同原子,极性共价键不同原子,极性共价键多原子分子多原子分子 空间构型对称空间构型对称 空间构型不对称空间构型不对称 第5页,共51页,编辑于2022年,星期五1.分子的极性分子的极性不同原子,极性共价键不同原子,极性共价键不同原子,极性共价键不同原子,极性共价键多原子分子多原子分子 空间构型对称空间构型对称 空间构型不对称空间构型不对称 OOC第6页,共51页,编辑于2
3、022年,星期五1.分子的极性分子的极性d:偶极长,极性分子中,正电荷重心与负电荷重心之偶极长,极性分子中,正电荷重心与负电荷重心之偶极长,极性分子中,正电荷重心与负电荷重心之偶极长,极性分子中,正电荷重心与负电荷重心之 间的距离为偶极长;间的距离为偶极长;间的距离为偶极长;间的距离为偶极长;q:偶极上一端的电荷;偶极上一端的电荷;偶极上一端的电荷;偶极上一端的电荷;分子极性的强弱用分子的偶极矩分子极性的强弱用分子的偶极矩 来衡量,来衡量,非非极性分子的极性分子的 等于等于0。偶极矩偶极矩 =q d矢量矢量单位德拜单位德拜单位德拜单位德拜,用用用用D D表示表示表示表示 其方向从正电荷重心其方
4、向从正电荷重心其方向从正电荷重心其方向从正电荷重心指向负电荷重心;指向负电荷重心;指向负电荷重心;指向负电荷重心;第7页,共51页,编辑于2022年,星期五1.分子的极性分子的极性+分子的偶极矩等于各个化学键的偶分子的偶极矩等于各个化学键的偶分子的偶极矩等于各个化学键的偶分子的偶极矩等于各个化学键的偶极矩的矢量和。极矩的矢量和。极矩的矢量和。极矩的矢量和。偶极矩偶极矩 第8页,共51页,编辑于2022年,星期五1.分子的极性分子的极性偶极矩偶极矩 分子分子分子分子 (D D)分子分子分子分子 (D D)HH2 20 0HH2 2OO1.851.85N N2 20 0HClHCl1.031.03
5、OO3 30.540.54HBrHBr0.790.79BClBCl3 30 0HIHI0.380.38COCO2 20 0NHNH3 31.661.66CSCS2 20 0COCO0.120.12HH2 2S S1.11.1HCNHCN2.12.1SOSO2 21.61.6一些分子的偶极矩一些分子的偶极矩一些分子的偶极矩一些分子的偶极矩 第9页,共51页,编辑于2022年,星期五2.分子间作用力分子间作用力分子偶极矩越大,定向力分子偶极矩越大,定向力分子偶极矩越大,定向力分子偶极矩越大,定向力(取取取取向力向力向力向力)越大;越大;越大;越大;极性分子偶极矩越大,诱导极性分子偶极矩越大,诱导极
6、性分子偶极矩越大,诱导极性分子偶极矩越大,诱导力越大;力越大;力越大;力越大;第10页,共51页,编辑于2022年,星期五2.分子间作用力分子间作用力分子的体积越大,其变形性越大,则色散分子的体积越大,其变形性越大,则色散分子的体积越大,其变形性越大,则色散分子的体积越大,其变形性越大,则色散力越大;力越大;力越大;力越大;第11页,共51页,编辑于2022年,星期五2.分子间作用力分子间作用力分子的极性分子的极性分子间力分子间力的种类的种类产生的原因产生的原因非极性分子非极性分子之间之间色散力色散力瞬时偶极瞬时偶极非非极极性性分分子子与与极性分子之间极性分子之间色散力色散力诱导力诱导力 瞬时
7、偶极瞬时偶极诱导偶极诱导偶极极性分子极性分子之间之间色散力色散力诱导力诱导力取向力取向力瞬时偶极瞬时偶极诱导偶极诱导偶极永久偶极永久偶极分子间力及产生的原因分子间力及产生的原因 第12页,共51页,编辑于2022年,星期五2.分子间作用力分子间作用力分子分子分子分子取向力取向力取向力取向力诱导力诱导力诱导力诱导力色散力色散力色散力色散力总分子间力总分子间力总分子间力总分子间力HCl3.3053.30515.6615.661.0041.0044.734.7316.82016.82079.6179.6121.15521.155NH313.30513.30544.6544.651.5481.5485
8、.205.2014.93714.93750.1550.1529.82629.826H2O36.25936.25976.9076.901.9251.9254.084.088.9968.99619.0219.0247.28047.280分子间力的分配(分子间力的分配(分子间力的分配(分子间力的分配(kJmolkJmol-1-1)第13页,共51页,编辑于2022年,星期五2.分子间作用力分子间作用力分子间力是决定物质熔、沸点、溶解度等分子间力是决定物质熔、沸点、溶解度等物理化学性质的一个重要因素物理化学性质的一个重要因素。范德华力特点:范德华力特点:范德华力特点:范德华力特点:(1 1)存在于分子
9、或离子间的一种作用力;存在于分子或离子间的一种作用力;存在于分子或离子间的一种作用力;存在于分子或离子间的一种作用力;(2 2)吸引力,其作用能相当小,范围只有几个吸引力,其作用能相当小,范围只有几个吸引力,其作用能相当小,范围只有几个吸引力,其作用能相当小,范围只有几个pm pm;(3 3)一般没有方向性和饱和性;一般没有方向性和饱和性;一般没有方向性和饱和性;一般没有方向性和饱和性;(4 4)色散力存在于任何分子之间,是主要的分子间力;色散力存在于任何分子之间,是主要的分子间力;色散力存在于任何分子之间,是主要的分子间力;色散力存在于任何分子之间,是主要的分子间力;第14页,共51页,编辑
10、于2022年,星期五3.离子的极化作用离子的极化作用(1 1)离子的极化离子的极化离子的极化离子的极化 (2 2)离子的变形性离子的变形性离子的变形性离子的变形性 (3 3)离子的相互极化作用离子的相互极化作用离子的相互极化作用离子的相互极化作用 (4 4)离子极化对化合物性质的影响离子极化对化合物性质的影响离子极化对化合物性质的影响离子极化对化合物性质的影响 第15页,共51页,编辑于2022年,星期五3.离子的极化作用离子的极化作用离子的极化离子的极化离子的极化离子的极化(1 1)离子的极化离子的极化离子的极化离子的极化 阳离子阳离子阳离子阳离子带正电荷,半径较小,对相邻阴离子起诱导作带正
11、电荷,半径较小,对相邻阴离子起诱导作带正电荷,半径较小,对相邻阴离子起诱导作带正电荷,半径较小,对相邻阴离子起诱导作用,使阴离子产生用,使阴离子产生用,使阴离子产生用,使阴离子产生诱导偶极诱导偶极诱导偶极诱导偶极,这种现象称为离子的极,这种现象称为离子的极,这种现象称为离子的极,这种现象称为离子的极化。化。化。化。离子的极化主要指阳离子离子的极化主要指阳离子离子的极化主要指阳离子离子的极化主要指阳离子;第16页,共51页,编辑于2022年,星期五3.离子的极化作用离子的极化作用离子的极化离子的极化离子的极化离子的极化离子极化作用的强弱取决于:离子极化作用的强弱取决于:电荷高的阳离子极化力大;电
12、荷高的阳离子极化力大;电荷高的阳离子极化力大;电荷高的阳离子极化力大;Si4+Al3+Mg2+Na+半径小的极化力大;半径小的极化力大;半径小的极化力大;半径小的极化力大;Mg2+Ca2+Sr2+Ba2+离子的电子层构型:离子的电子层构型:离子的电子层构型:离子的电子层构型:18或或或或18+29178 Hg2+或或或或Pb2+Mn2+Ba2+第17页,共51页,编辑于2022年,星期五3.离子的极化作用离子的极化作用离子的变形性离子的变形性离子的变形性离子的变形性阴离子阴离子半径较大,电子较多,在被阳离子诱导的过程中半径较大,电子较多,在被阳离子诱导的过程中产生产生诱导偶极诱导偶极,而发生自
13、身电子云变形的性质,称为,而发生自身电子云变形的性质,称为离子的变形性。离子的变形性。离子的变形性主要指阴离子离子的变形性主要指阴离子;(2 2)离子的变形性离子的变形性离子的变形性离子的变形性 第18页,共51页,编辑于2022年,星期五3.离子的极化作用离子的极化作用离子的变形性离子的变形性离子的变形性离子的变形性简单简单简单简单阴阴阴阴离子半径大,变形性大,复杂阴离子的变形性较小;离子半径大,变形性大,复杂阴离子的变形性较小;离子半径大,变形性大,复杂阴离子的变形性较小;离子半径大,变形性大,复杂阴离子的变形性较小;离子离子离子离子变形性的大小主要取决于:变形性的大小主要取决于:变形性的
14、大小主要取决于:变形性的大小主要取决于:I I BrBr ClCl CNCN OHOH NONO3 3 F F ClOClO4 4 阴离子电荷越高,变形性越大,阳离子电荷越高,变形性越小(极化作阴离子电荷越高,变形性越大,阳离子电荷越高,变形性越小(极化作阴离子电荷越高,变形性越大,阳离子电荷越高,变形性越小(极化作阴离子电荷越高,变形性越大,阳离子电荷越高,变形性越小(极化作用越大);用越大);用越大);用越大);同族阴离子,电子层数越多,离子半径越大,变形性越大;同族阴离子,电子层数越多,离子半径越大,变形性越大;同族阴离子,电子层数越多,离子半径越大,变形性越大;同族阴离子,电子层数越多
15、,离子半径越大,变形性越大;Na+Mg2+Al3+Si4+I I BrBr ClCl F F 第19页,共51页,编辑于2022年,星期五3.离子的极化作用离子的极化作用离子的变形性离子的变形性离子的变形性离子的变形性 1818电电电电子子子子构构构构型型型型和和和和917917电电电电子子子子构构构构型型型型的的的的离离离离子子子子,其其其其变变变变形形形形性性性性比比比比半半半半径径径径相相相相近近近近、电电电电荷荷荷荷相相相相同的同的同的同的8 8电子构型离子大得多;电子构型离子大得多;电子构型离子大得多;电子构型离子大得多;最容易变形最容易变形最容易变形最容易变形的是体积大的阴离子,的
16、是体积大的阴离子,的是体积大的阴离子,的是体积大的阴离子,1818或或或或18+218+2、917 917电子构电子构电子构电子构型的少电荷阳离子的变形性也比较大;型的少电荷阳离子的变形性也比较大;型的少电荷阳离子的变形性也比较大;型的少电荷阳离子的变形性也比较大;最不容易变形最不容易变形最不容易变形最不容易变形的是半径小、电荷高、外层电子少的阳离的是半径小、电荷高、外层电子少的阳离的是半径小、电荷高、外层电子少的阳离的是半径小、电荷高、外层电子少的阳离子;子;子;子;AgAg+KK+;HgHg2+2+CaCa2+2+离子离子离子离子变形性的大小主要取决于:变形性的大小主要取决于:变形性的大小
17、主要取决于:变形性的大小主要取决于:第20页,共51页,编辑于2022年,星期五3.离子的极化作用离子的极化作用相互极化作用相互极化作用相互极化作用相互极化作用 离子间的相互作用,一般是阳离子对阴离子的极化作用,但离子间的相互作用,一般是阳离子对阴离子的极化作用,但离子间的相互作用,一般是阳离子对阴离子的极化作用,但离子间的相互作用,一般是阳离子对阴离子的极化作用,但当阳离子也容易变形时,往往会引起两种离子之间相互的附加极当阳离子也容易变形时,往往会引起两种离子之间相互的附加极当阳离子也容易变形时,往往会引起两种离子之间相互的附加极当阳离子也容易变形时,往往会引起两种离子之间相互的附加极化效应
18、,称为相互极化作用。化效应,称为相互极化作用。化效应,称为相互极化作用。化效应,称为相互极化作用。(3 3)离子的相互极化作用离子的相互极化作用离子的相互极化作用离子的相互极化作用 第21页,共51页,编辑于2022年,星期五3.离子的极化作用离子的极化作用对化合物性质影响对化合物性质影响对化合物性质影响对化合物性质影响对化学键键型的影响对化学键键型的影响对化学键键型的影响对化学键键型的影响 相相相相互互互互极极极极化化化化的的的的结结结结果果果果,使使使使阳阳阳阳、阴阴阴阴离离离离子子子子的的的的电电电电子子子子云云云云发发发发生生生生变变变变形形形形,导导导导致致致致原子轨道部分重叠,化学
19、键表现出由离子键向共价键过渡。原子轨道部分重叠,化学键表现出由离子键向共价键过渡。原子轨道部分重叠,化学键表现出由离子键向共价键过渡。原子轨道部分重叠,化学键表现出由离子键向共价键过渡。(4 4)离子极化对化合物性质的影响离子极化对化合物性质的影响离子极化对化合物性质的影响离子极化对化合物性质的影响 第22页,共51页,编辑于2022年,星期五3.离子的极化作用离子的极化作用对化合物性质影响对化合物性质影响对化合物性质影响对化合物性质影响对化合物溶解度的影响对化合物溶解度的影响对化合物溶解度的影响对化合物溶解度的影响 随随随随着着着着ClCl BrBr I I 离离离离子子子子半半半半径径径径
20、的的的的增增增增大大大大,AgAg+离离离离子子子子和和和和卤卤卤卤离离离离子子子子相相相相互极化作用增大,键的共价程度增强,溶解度依次降低;互极化作用增大,键的共价程度增强,溶解度依次降低;互极化作用增大,键的共价程度增强,溶解度依次降低;互极化作用增大,键的共价程度增强,溶解度依次降低;化合物化合物AgAgF F AgAgClClAgAgBrBrAgAgI I溶解度溶解度溶解度溶解度molLmolL-1 1 1.41.41010-1-1 2.02.01010-4-4 2.92.91010-5-5 2.72.71010-7-7 (4 4)离子极化对化合物性质的影响离子极化对化合物性质的影响离
21、子极化对化合物性质的影响离子极化对化合物性质的影响 第23页,共51页,编辑于2022年,星期五3.离子的极化作用离子的极化作用对化合物性质影响对化合物性质影响对化合物性质影响对化合物性质影响 相相相相互互互互极极极极化化化化作作作作用用用用越越越越强强强强,共共共共价价价价程程程程度度度度也也也也越越越越强强强强,其其其其化化化化合合合合物物物物的的的的颜颜颜颜色色色色越深。越深。越深。越深。化合物化合物AgF AgF AgClAgClAgBrAgBrAgIAgI颜色颜色无无无无白白白白淡黄淡黄淡黄淡黄亮黄亮黄亮黄亮黄化合物化合物CuClCuCl2 2CuBrCuBr2 2CuICuI2 2
22、 不存在不存在不存在不存在颜色颜色浅绿色浅绿色浅绿色浅绿色深棕色深棕色深棕色深棕色强烈极化,发强烈极化,发强烈极化,发强烈极化,发生氧化还原生氧化还原生氧化还原生氧化还原对化合物颜色的影响对化合物颜色的影响对化合物颜色的影响对化合物颜色的影响 (4 4)离子极化对化合物性质的影响离子极化对化合物性质的影响离子极化对化合物性质的影响离子极化对化合物性质的影响 第24页,共51页,编辑于2022年,星期五3.离子的极化作用离子的极化作用对化合物性质影响对化合物性质影响对化合物性质影响对化合物性质影响 离离离离子子子子极极极极化化化化作作作作用用用用是是是是离离离离子子子子键键键键理理理理论论论论的
23、的的的补补补补充充充充,在在在在基基基基础础础础化化化化学学学学多多多多方方方方面面面面都都都都有有有有应应应应用用用用,但但但但因因因因对对对对离离离离子子子子的的的的极极极极化化化化和和和和变变变变形形形形能能能能力力力力没没没没有有有有明明明明确确确确的的的的标标标标度度度度,应应应应用用用用时时时时会会会会有有有有许许许许多多多多例例例例外外外外和和和和矛矛矛矛盾盾盾盾的的的的地地地地方方方方,仅仅仅仅适适适适用用用用于于于于对对对对同同同同系系系系列列列列化化化化合合合合物做定性的比较。物做定性的比较。物做定性的比较。物做定性的比较。对化合物熔沸点的影响对化合物熔沸点的影响对化合物熔
24、沸点的影响对化合物熔沸点的影响 (4 4)离子极化对化合物性质的影响离子极化对化合物性质的影响离子极化对化合物性质的影响离子极化对化合物性质的影响 极极化化力力Al3+Mg2+Na+,使使离离子子键键向向共共价价键键过过渡渡,共共价价程程度度增增强,导致晶格能降低,化合物的熔沸点降低。强,导致晶格能降低,化合物的熔沸点降低。化合物化合物NaCl MgCl2AlCl3熔点(熔点()801714192第25页,共51页,编辑于2022年,星期五4.氢键氢键 Hydrogen Bond 氢键氢键是一种最重要的、研究得最早和最多是一种最重要的、研究得最早和最多的次级键,广泛存在于从小分子直至生物大分的
25、次级键,广泛存在于从小分子直至生物大分子包括子包括DNA的双螺旋结构中,在化学中起着重的双螺旋结构中,在化学中起着重要的作用,要的作用,次级键次级键 是是21世纪化学键研究的主要世纪化学键研究的主要课题课题。第26页,共51页,编辑于2022年,星期五4.氢键氢键 Hydrogen Bond(1)氢键的形成氢键的形成(2)氢键的特点氢键的特点(3)氢键的类型氢键的类型(4)氢键对化合物性质的影响氢键对化合物性质的影响第27页,共51页,编辑于2022年,星期五(1)氢键的形成氢键的形成XHYOHO分子中有与电负性很强的元素形成强极性键的分子中有与电负性很强的元素形成强极性键的分子中有与电负性很
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