工科大学化学 第五章 物质结构基础.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 5.3.3 分子间力和氢键 (2) 诱导力 当极性分子与非极性分子靠近时, 极性分子的固有偶极产生的电场作用使非极性分子的电子云发生变形, 产生诱导偶极, 进而在非极性分子与极性分子之间产生一种相互吸引的作用, 这种固有偶极与诱导偶极之间的作用力称为诱导力, 如图 5-23 所示。诱导力存在于极性分子之间、 极性分子与非极性分子之间。 诱导力本质上是静电力, 极性分子的极性越大、 非极性分子的变形性越大, 诱导力越强。  5.3.3 分子间力和氢键 (3) 取向力 当极性分子相互靠近时, 由于分子固有偶极之间同极相斥、 异极相吸,分子在空间是按异极相邻的状态取向, 这种由于固有偶极的取向而产生的作用力称为取向力, 如图 5-24 所示。 取向力存在于极性分子之间。 分子的极性越大, 取向力越大; 温度升高, 取向力迅速减小。  总之, 非极性分子间存在着色散力; 非极性分子和极性分子间存在色散力和诱导力; 极性分子间存在色散力、 诱导力和取向力。 由此可见, 色散力存在于一切分子间, 是分子间主要的作用力 5.3.3 分子间力和氢键 3. 氢 键 氢键的形成 当 H 原子与电负性很大的 X 原子 (如 N、 O、 F) 以共价键结合成 H—X 时, 共用电子对强烈地偏向 X 原子, 使 H 原子几乎变成“ 裸露”质子, 由于其半径极小 , 电荷密度大, 可以吸引另一电负性较大的 Y 原子的孤对电子, 从而形成氢键。 氢键可表示为 X—H… Y, X、 Y 可以相同, 也可以不同。  5.3.3 分子间力和氢键 （2） 氢键的特点 氢键具有饱和性和方向性。 多数情况下, 一个连接在 X 原子上的 H 原子只能与一个电负性大的 Y 原子形成氢键, 且尽可能使 X、 H、 Y 在同一条线上, 使 X 与Y 的距离最远, 两原子电子云间的斥力最小, 形成的氢键最强,。 氢键的强弱与元素的电负性有关。 电负性越大, 半径越小, 氢键越强。 氢键强弱顺序如下:F—H… FO—H… OO—H… NN—H… N 氢键的键能在 10 ~ 40kJ· mol-1 范围内, 比化学键弱, 但比范德华力强, 是一种特殊的分子间作用力。  5.3.3 分子间力和氢键 （3） 氢键的种类 氢键可分为分子间氢键和分子内氢键。 由两个或两个以上分子形成的氢键称为分子间氢键, 如图 5-25a 所示; 同一分子内形成的氢键称为分子内氢键, 如图 5-25b 所示。 分子间氢键常不能在同一直线上。 （4） 氢键对化合物物理性质的影响 1) 熔点、 沸点。 分子间有氢键的物质, 其熔点、 沸点比同系列氢化物的熔点、 沸点要高。 分子内形成氢键的物质, 一般熔点、 沸点降低, 如有分子内氢键的邻硝基苯酚熔点为45℃ , 有分子间氢键的间硝基苯酚、 对硝基苯酚的熔点分别为 96℃ 、 114℃ ;  5.3.3 分子间力和氢键 2) 溶解度。 如果溶质分子与溶剂分子之间形成氢键, 则溶质的溶解度增大。 3) 黏度。 分子间有氢键的液体, 一般黏度较大, 如浓硫酸、 甘油、 磷酸等。 4) 密度。 液体分子间若形成氢键, 有可能发生缔合现象, 这种由若干简单分子连成复杂分子而又不改变原物质化学性质的现象, 称为分子缔合, 分子缔合的结果会影响液体的密度。 例如, 温度降至 0℃ 时, 全部水分子会连成巨大的缔合物——冰。  5.3.4 金属键 1.电子海模型 金属键是金属晶体中金属原子之间形成的化学键。 金属原子的特征是价电子的电离能小, 外层价电子容易成为自由电子, 带负电的自由电子把金属正离子或原子联结在一起即构成金属键。 金属键无方向性和饱和性。 金属原子一般按紧密方式堆积, 形成最为稳定的金属结构。 是将金属键描述成金属正离子在电子海中的规则排列, 碱土金属键的电子海模型如图 5-26 所示。 5.3.4 金属键 在金属中, 价电子容易摆脱金属原子的束缚成为自由电子。 金属正离子靠这些自由电子的胶合作用形成金属晶体。 自由电子在外加电场的作用下会定向流动形成电流。 受热时, 不