📜  分子间力——定义、类型、方程式、例子

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:10.013000             🧑  作者: Mango

分子间力——定义、类型、方程式、例子

当化学系统的特性代表物质的整体特性时,它们的特性是可以观察到的。例如,单个分子不沸腾,而整体分子沸腾。水分子的集合具有润湿特性,而单个分子则没有。水,就像所有物质一样,可以以不同的状态存在。它以固态形式存在,以液态形式存在,以蒸气或蒸汽形式以气态形式存在。所有三种物质状态的物理特性都非常不同。然而,即使物理性质发生变化,化学性质也不会改变。但我们必须注意,化学反应的速率在某种程度上取决于物理状态。

因此,要了解物质的不同状态及其结构,我们需要了解什么是分子间力、分子相互作用、它们的性质、热能的影响以及粒子的运动。所有这些参数的平衡定义了物质的物理状态。

这些分子间力是物质的大部分化学和物理性质的原因。例如,分子间作用力越大,沸点越高。我们可以有把握地得出结论,元素的沸点与其分子间作用力的强度成正比。

分子间力与原子间力

范德华力是有吸引力的分子间力。它们在量级上有很大的不同,并进行了相应的分类。它们包括色散力或伦敦力、偶极诱导偶极力和偶极-偶极力。氢键是偶极-偶极相互作用,但单独考虑,因为只有少数元素可以参与氢键的形成。

分散部队或伦敦部队

色散力或伦敦力是由于电子运动而产生的力,会产生暂时的正电荷和负电荷。它主要发生在电对称且没有偶极矩的原子和非极性分子中。

分散部队或伦敦部队

正如我们在上图中看到的,我们首先考虑两个没有偶极矩的原子 A 和 B。接下来,我们可以在右侧看到具有瞬时偶极子且电子密度更高的原子 A,而原子 B 具有感应偶极子。在最后一部分,我们可以观察到原子 A 如何在左侧有更多的电子密度。原子 B 具有诱导偶极子。

伦敦力作用的距离很短(~500 pm),它们的大小很大程度上取决于粒子的极化率。它是所有分子间力中最弱的力。

偶极-偶极相互作用

极性分子是那些由于两端具有相反电荷而具有净偶极子的分子。它们具有偶极-偶极相互作用作为吸引力。由于原子的不同电负性,它们的永久偶极子与共价键相关。极性分子的部分正电荷吸引另一个分子的部分负电荷部分。

例如,HCl 分子具有偶极-偶极相互作用。

偶极-偶极相互作用

与氯相比,氢的负电性较小。因此,氯获得部分负电荷,而氢获得部分正电荷。因此,HCl分子之间发生偶极-偶极相互作用。

氢键

如前所述,这是偶极-偶极相互作用的一个特例。这主要存在于存在高极性 OH、HF 或 NH 键的分子中。

氢键

氢键通常被认为仅限于氮、氧和氟,但在某些情况下,氯等物质也参与氢键。

离子偶极相互作用

这些就像偶极-偶极相互作用,唯一的例外是它们在极性分子和离子之间上升。离子-偶极相互作用的强度取决于以下因素:

  • 极性分子的大小。
  • 离子的电荷和大小。
  • 偶极矩的大小。

例如,当 NaCl 与水混合时,H2O 分子(极性)被烧杯中的 Na(钠)和 Cl(氯)离子吸引。

离子诱导偶极相互作用

在离子诱导的偶极相互作用中,离子被非极性分子极化。非极性分子在获得电荷时表现为诱导偶极子。

离子诱导偶极相互作用

离子和诱导偶极子之间的这种相互作用是离子诱导偶极子相互作用。

偶极诱导偶极相互作用

偶极诱导的偶极相互作用类似于离子诱导的相互作用,不同之处在于由于极性分子的存在,非极性转化为诱导偶极。

偶极诱导偶极相互作用

这些力位于具有永久偶极子的极性分子和没有永久偶极子的分子之间。

示例问题

问题1:分子间作用力和热相互作用有什么区别?

回答:

问题2:什么是氢键?

回答:

问题 3:解释色散力和偶极-偶极相互作用的相互作用能。

回答:

问题4:为什么冰的密度比水低?

回答:

问题 5:水在摄氏4 度时密度最大。为什么?

回答:

问题6:氢键的强度取决于什么?

回答: