分子间相互作用与溶剂特性.pptxVIP

分子间相互作用与溶剂特性;分离的基本思路:;4、1 分子间相互作用;分子间相互作用是介于物理与化学相互作用之间的作用 氢键—键强度较弱(8～40 kJ/mol),有饱和性和方向性。 电荷转移—键能较弱(5～40 kJ/mol),化合物不稳定。 络合(配位)作用—强电荷转移相互作用,可分离得到晶体。 分子间相互作用的表征—势能或分子间力。 体系能量 当两个分子a和b相距无限远时,它们之间的相互作用可忽略不计。这时由分子a和b组成的体系的总能量等于它们各自的能量之和。 即:;双体(双分子)相互作用势能函数;双体相互作用势能函数;分子间相互作用势能U(r)在数值上等于将两个分子从无限远处推进至相距r处时所需作的功。 相距r处两分子相互作用力F(r)为: 习惯上规定排斥力为正值,吸引力为负值;4、1、1 分子间静电相互作用;4、1、2 分子间范德华力;一、极性与非极性分子 1、 分子的极性; 非极性分子:正负电荷重心重合。如CH4、CCl4; 分子的极性与键的极性; 正负电荷中心不重合便产生偶极 (1)永久偶极 极性分子的正负电荷重心不重合所产生的固有偶极。 (2)诱导偶极 外电场的作用使 分子变形产生的 偶极 ;(3)瞬时偶极 分子自身振动所致,分子越大越容易变形,瞬时偶极越大。;1、永久偶极相互作用;2、诱导偶极相互作用;诱导能;3、 色散力;3、色散力;3、色散力;色散力—色散力无处不在;分子间范德华力大小;4、1、3 氢键相互作用;4、1、3 氢键相互作用;4、1、4 电荷转移相互作用;4、电荷转移反应 D + A ? (D…、、A ? D+…、、A－) (a) (b) (a)表示D和A由一般分子间力连接, D和A之间未发生电荷转移作用; (b)表示电荷从D转移至A形成近于离子键状态的络合物。;5、芳香烃、烯烃上取代基的影响 取代基的性质对芳香烃和烯烃的电子接受或给予能力的影响特别大。 吸电子基团使不饱和烃成为电子接受体 常见吸电子基团: －N(CH3)3+ ,－NO2,－CF3,=O,－COOH, －CHO,－CN, －X,－COR,－SO3H, 电子接受体化合物:1,3,5-三硝基苯,四氰基乙烯;推电子基团使不饱和烃成为电子给予体 常见推电子基团: －CH3,－NH2,－OH,－NHCOCH3, －C6H5, －OCH3 电子给予体化合物: 1,3,5-三甲基苯,苯胺;6、软硬酸碱理论;7、电荷转移络合物在分离中的应用 不饱和烃(烯烃、炔烃)的分离 亚铜盐、银盐、铂盐能够与烯烃和炔烃形成稳定的电荷转移络合物,被用于烯烃和炔烃的分离或回收。 CuCl2已用于乙炔、乙烯、丁二烯、苯乙烯的工业分离。;9、电荷转移络合物的离解压 电荷转移反应 亚铜盐与乙烯电荷转移络合物的形成涉及气体-固体平衡 C2H4(g)+ CuCl(s)? CuCl?C2H4 (s) 因为:在给定温度下,固体组分在气相中的分压为常数(等于其蒸汽压),且特别小。 因此:PC2H4=常数;离解压: 在上述实例中,络合反应达到平衡时气体组分分压称络合物的离解压。 (1)当乙烯的实际分压大于离解压时,形成稳定的络合物 (2)当乙烯的实际分压小于离解压时,络合物自动分解,直至达到离解压。 离解压反映了络合物的稳定性,在相同温度下,离解压越低,络合物越稳定。;4、2 物质的溶解与溶剂极性; (1)溶质分子“键”断裂 (3)溶质与溶剂分子“键”生成 HAA HBB 2HAB (2)溶剂分子“键”断裂;溶解过程的能量变化 ?HAB＝ HAA ＋ HBB －2HAB ?HAB 0 ? 难溶 ?HAB 0 ? 易溶 ?HAB ? 0 ? 可溶;一些溶解现象的定性解释 A B HAA HBB HAB ?HAB 互溶性 己烷 水 小 大(氢键) 小 ＋