(完整word版)分子间作用力的种类和作用.doc
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分子间作用力的种类分子间作用力按其实质来说是一种电性的吸引力,因此考察分子间作用力的起源就得研究物质分子的电性及分子结构。分子间作用力可以分为以下三种力。(1)取向力取向力发生在极性分子与极性分子之间。由于极性分子的电性分布不均匀,一端带正电,一端带负电,形成偶极。因此,当两个极性分子相互接近时,由于它们偶极的同极相斥,异极相吸,两个分子必将发生相对转动。这种偶极子的互相转动,就使偶极子的相反的极相对,叫做“取向”。这时由于相反的极相距较近,同极相距较远,结果引力大于斥力,两个分子靠近,当接近到一定距离之后,斥力与引力达到相对平衡。这种由于极性分子的取向而产生的分子间的作用力,叫做取向力。(2)诱导力在极性分子和非极性分子之间以及极性分子和极性分子之间都存在诱导力。在极性分子和非极性分子之间,由于极性分子偶极所产生的电场对非极性分子发生影响,使非极性分子电子云变形(即电子云被吸向极性分子偶极的正电的一极),结果使非极性分子的电子云与原子核发生相对位移,本来非极性分子中的正、负电荷重心是重合的,相对位移后就不再重合,使非极性分子产生了偶极。这种电荷重心的相对位移叫做“变形”,因变形而产生的偶极,叫做诱导偶极,以区别于极性分子中原有的固有偶极。诱导偶权和固有偶极就相互吸引,这种由于诱导偶极而产生的作用力,叫做诱导力。同样,在极性分子和极性分子之间,除了取向力外,由于极性分子的相互影响,每个分子也会发生变形,产生诱导偶极。其结果使分子的偶极矩增大,既具有取向力又具有诱导力。在阳离子和阴离子之间也会出现诱导力。(3)色散力非极性分子之间也有相互作用。粗略来看,非极性分子不具有偶极,它们之间似乎不会产生引力,然而事实上却非如此。例如,某些由非极性分子组成的物质,如苯在室温下是液体,碘、萘是固体;又如在低温下,和稀有气体等都能凝结为液体甚至固体。这些都说明非极性分子之间也存在着分子间的引力。当非极性分子相互接近时,由于每个分子的电子不断运动和原子核的不断振动,经常发生电子云和原子核之间的瞬时相对位移,也即正、负电荷重心发生了瞬时的不重合,从而产生瞬时偶极。而这种瞬时偶极又会诱导邻近分子也产生和它相吸引的瞬时偶极。虽然,瞬时偶极存在时间极短,但上述情况在不断重复着,使得分子间始终存在着引力,这种力可从量子力学理论计算出来,而其计算公式与光色散公式相似,因此,把这种力叫做色散力。总结以上所述,分子间作用力的来源是取向力、诱导力和色散力。一般说来,极性分子与极性分子之间,取向力、诱导力、色激力都存在;极性分子与非极性分子之间,则存在诱导力和色散力;非极性分子与非极性分子之间,则只存在色散力。这三种类型的力的比例大小,决定于相互作用分子的极性和变形性。极性越大,取向力的作用越重要;变形性越大,色散力就越重要;诱导力则与这两种因素都有关。但对大多数分子来说,色散力是主要的。分子间作用力的大小可从作用能反映出来。表1—1列出了某些分子的三种分子间的作用能的大小。表一些分子的分子间作用能的分配分子Ar0.0000.0008.498.49CO0.00290.00848.748.75HI0.0250.113025.8625.98HBr0.6860.50221.9223.09HCl3.3051.00416.8221.13NH313.311.54814.9429.58H2O36.381.9298.99647.28分子间作用力和氢键相邻原子间的强烈作用力称为化学键,分子与分子间则有比较弱的作用力,一般在10kJ·mol-1以下。共价键的键能是102数量级,而离子键晶格能则是102~103数量级。极性分子是一种偶极子,具有正负两极。当它们靠近到一定距离时,就有同极相斥,异极相吸的静电引力,但这种引力比离子键的晶格能弱得多。极性分子与非极性分子之间作用力则是由极性分子偶极电场使邻近的非极性分子发生电子云变形(或电荷位移)而相互作用产生的,如O2(或N2)溶于水中,O2和H2O分子间的作用力就是这种情况。非极性分子与非极性分子之间的作用力来自电子在不停运动瞬间总会偏于这一端或那一端而产生的瞬间静电引力。原子半径越大越容易产生瞬间静电引力。稀有气体是单原子分子,这是典型的非极性分子,它们的液化过程,就是靠这种瞬间静电引力。由氦(He)到氙(Xe)半径依次递增,瞬间的静电作用力也依次递增,沸点依次升高。氦(He)氖(Ne)氩(Ar)氪(Kr)氙(Xe)沸点/℃-269-246-186-153-107沸点/K42787120166总之,分子间作用力是由分子之间很弱的静电引力所产生,物质的许多物理化学性质如沸点、熔点、粘度、表面张力等都与此有关。氢键是一种特殊的分子间作用力,其能量约在10~30kJ·mol-1间。F,O,N电负性很强,与H