当前课程知识点：无机化学 > 第9章 晶体结构 > 9.5 分子间力与分子晶体 > 9.5.1 分子间力与分子晶体
同学你好
这一小节
我们要讲的是分子间力与分子晶体
要想了解分子间的作用力
我们首先要了解分子的两个性质
分子的极性和分子的变形性
首先我们看看分子的极性
对于一个分子来说
它有极性和非极性之分
那么极性也有大小之分
对于分子来说
它的极性大小
我们通常用一个物理量来衡量
叫做偶极距
偶极距是怎么定义的呢
它定义是分子中
正电核中心或者是负电荷中心所带的电量
与正负电荷中心之间距离的乘积
我们叫做偶极距
偶极距是有方向的
它是矢量
它的方向呢
是由正电核的中心指向负电荷的中心
所以它的计算公式
就是μ等于Q乘以D
那么我们都知道对于一个分子来说
分子里面每个化学键都是有极性的
那么分子的偶极距和化学键的极性
他们之间有什么关系呢
如果是一个双原子分子
那么
分子的偶极距或者说分子的极性
就等于相应的化学键的极性
他俩是对等的
对于多原子分子来说
那么每个键的极性和整个分子的极性
就存在着差别
你比如说二氧化碳分子
那我们知道
每个碳氧键都是一个极性键
但是二氧化碳分子
就是一个非极性的分子
那么对于多原子分子来说
那么分子的极性
我们除了要考虑每个化学键的极性以外
还要考虑分子的空间构型
所以一般来说对于多原子分子来说
分子的偶极距等于键距的矢量和
那么通常对于不同类型的分子
我们有一个表示方法
一般像这种形式的
我们代表1个离子型分子
比如说氯化钠
这样的这个图形呢
我们代表的是一个极性分子
代表正负电荷中心是分离的
那么这种情况呢
我们通常用来代表1个非极性分子
那么正负电荷中心是重合的
里面就是空白的
分子的第二个性质呢是分子的变形性
什么叫做分子的变形性呢
举个例子
假如说我现在要把一个非极性分子
对于非极性分子来说
正负电荷中心是重合的
我把这个非极性分子放到电场当中
那么在电场的作用下
这个非极性分子的正负电荷中心
就可能发生相对的位移
正电荷中心靠向电场的负极
负电荷中心靠山电场的正极
这样的话这个分子就具有了一个偶极距
那么这个偶极距
是由于在电场的作用下所产生的
所以这个偶极呢
我们把它叫做诱导偶极距
对于一个非极性分子来说
这个诱导偶极距的大小等于什么呢
等于α乘以E
这个E是外电场的场强
这个α呢是一个比例系数
它是和分子的本身的一个固有的性质
这个α呢
我们给它起了一个名字叫做分子的极化率
分子的变形性指的就是什么呢
在分子当中
因为电子云和核发生相对位移
而使得分子的外形发生改变的这个性质
叫做分子的变形性
那么按照这个分析过程
分子的变形性大小
我们可以用什么来衡量呢
就是这个α
我们叫做分子的极化率
分子的极化率越大
那么这个分子在外电场的作用下
产生的诱导偶极距也就越大
分子的变形性也就越大
那么我们如果把一个极性分子
放到外电场当中
它会产生一个什么样的变化过程呢
那么对于极性分子来说
首先
它的正负电荷中心会按照外电场的方向
进行一个取向排列
也就是说正电荷中心都朝向电场的负极
负电荷中心朝向电场的正极
这个过程呢
我们把它叫做极性分子的一个取向过程
然后在外电场的作用下
极性分子会产生进一步的极化变形
那么也就是说它的正负电荷中心
会发生进一步的这个分离
那么在这种情况下
这时候
这个极性分子就具有了一个偶极距
这个偶极距等于什么呢
等于诱导偶极距
和原来极性分子的固有偶极距之和
理解了分子的这两个性质
下面呢我们来分析一下
分子和分子之间的作用力
首先呢
我们看看非极性分子和非极性分子
那我们都知道对于非极性分子来说呢
它的正负电荷中心是重合的
分子本身是没有偶极距的
但是呢
我们都知道分子的热运动
是无时无刻不存在的
那么在某一个瞬间
由于热运动可能会导致
非极性分子的正负电荷中心
发生一定程度的分离
这时候的分子就具有了一个偶极距
这个偶极距呢
我们给它起了一个名字
叫做瞬时偶极距
那么具有瞬时偶极距的
不同的非极性分子之间
它可能就会处于一个异级相邻的状态
那么在这样的分子和分子之间
就会产生一个吸引作用
这个吸引作用呢
我们给它起了一个名字叫做色散力
所以色散力的定义
就是瞬时偶极距
和瞬时偶极距之间的作用力叫做色散力
色散力的大小和分子的变形性有关系
那么也就是说它决定于分子的极化率
那么对于分子来说
它的极化率α越大
这个分子的变形性越大
这时候分子和分子之间的色散力
也是最强的
我们再来看看第二种情况
那么假如说
一个极性分子和一个非极性分子之间
那么在极性分子的作用下
这个极性分子的作用就相当于一个微电场
那么这个非极性分子
他也可能发生极化变形
那么极化变形以后
正负电荷中心发生分离
这样的两个分子之间
也会处于一个异级相邻的状态
这样的两个分子之间
就会产生一个作用力
那么这个作用力我们可以看作是
极性分子的固有偶极距
和非极性分子的瞬时偶极距之间的作用力
那么这个作用力呢
我们给它起了一个名字叫做诱导力
那么诱导力的大小和什么有关系呢
那么自然他和两个因素有关系
一个是和极性分子的偶极距有关
这个偶极距越大
诱导作用越强
另外一个
就是和非极性分子的极化率有关
极化率越大
这个分子的诱导作用也是越强的
这是极性分子和非极性分子之间的情况
下面呢我们再分析第三种情况
也就是说我们假如
这回相遇的是两个极性分子
那么两个极性分子相遇的时候
那么必然它会处于一个
异级相邻的状态
也就是说正和负离的比较近
那么这样的两个分子之间
也会产生一个吸引作用
这个吸引作用
我们给它起了一个名字叫做什么呢
叫做取向力
所以取向力相当于是什么呢
是极性分子的固有偶极距之间
因为取向而产生的一个吸引力
我们把它叫做取向力
取向力的大小和什么有关系呢
那么当然是和极性分子的偶极距有关
这个偶极距越大
分子之间的取向力是越强的
那我们总结一下
分子之间的作用力呢有三种
分别是色散力诱导力和取向力
那么对于非极性和非极性分子之间
根据我们的分析
那它只存在色散作用
对于极性分子和非极性分子之间
那么它可能存在色散力和诱导力
对于极性分子之间
那么它可能存在的就是三种作用力
色散力诱导力和取向力都存在
对于大多数分子来说
那么它的色散力的作用是最强的
所以我们在比较分子间作用力大小的时候
我们主要是比较色散力的大小
下面我们再来总结一下分子间力的特点
分子间作用力的本质
它是一种电性引力
那么作为电性引力
它的作用力的大小就和分子间的距离有关系
它会随着距离的增大而变小
和共价键相比较的话
那么分子间力呢
它既没有饱和性
也没有方向性
这都是由它的电性引力的本质所决定的
那么分子间力的作用能一般是
几个千焦每摩尔
我们知道化学键的键能呢
一般是几十个到几百个千焦每摩尔
所以分子间作用力相比较化学键来说呢
它是一种弱相互作用
虽然分子间力的作用能不是很大
但是分子间力
对于物质的性质会产生一些重要的影响
你比如说熔沸点的影响
对于一些结构相似的同系列物质
随着它分子量的增大
分子和分子之间的作用力是增加的
那么它体现出来的
就是熔沸点逐渐升高
例如我们说稀有气体
稀有气体单原子分子
分子间作用力使从氦到氙
它的分子间作用力逐渐增加
它的熔沸点是逐渐升高的
那么还有卤化氢
从氯化氢到碘化氢
同样随着分子间力的增加
它的溶沸点也是逐渐升高的
除了熔沸点的影响
分子间作用力的大小
对于溶解度也会产生影响
那么如果一个
溶剂分子和溶质分子之间
会产生一个分子间力比较大的话
那么这时候
这个溶质的溶解度是非常大的
对于不同的分子来说
那么随着分子间力的增大
它的硬度也是越来越大的
以上就是这一节知识点的内容
-1.1 物质的聚集状态和分压定律
--第1.1节讨论 应用理想气体状态方程的时候应注意哪些问题
--第1.1节测试 物质的聚集状态和分压定律
-1.2 稀溶液的依数性
--第1.2节讨论 为什么讨论稀溶液的依数性时将溶质限定为难挥发非电解质
--第1.2节测试 稀溶液的依数性
-第1章测试 物质的聚集状态
-2.1 化学热力学基本概念
--第2.1节测试 化学热力学基本概念
-2.2 化学反应热效应
--第2.2节测试 化学反应的热效应
-2.3 化学反应热效应计算
--第2.3节测试 化学反应热效应计算
-2.4 化学反应方向判据
--第2.4节测试 化学反应方向判据
-第2章测试 化学热力学基础
-3.1 影响化学反应速率的因素
--第3.1节测试 影响化学反应速率的因素
-3.2 化学反应速率理论
--第3.2节讨论 有人说根据反应方程式可以直接写出速率方程，这种说法对吗？
--第3.2节测试 化学反应速率理论
-3.3 化学平衡理论
--第3.3节测试 化学平衡理论
-3.4 化学平衡移动
--第3.4节测试 化学平衡移动
-第3章测试 化学反应速率与化学反应平衡
-4.1 酸碱理论
--第4.1节讨论 阿雷尼乌斯电离理论、酸碱质子理论和酸碱电子理论各有什么优缺点？
--第4.1节测试 酸碱理论
-4.2 水的电离平衡
--第4.2节测试 水的电离平衡
-4.3 弱酸弱碱平衡
--第4.3节测试 弱酸弱碱平衡
-4.4 盐水解平衡
--第4.4节测试 盐水解平衡
-4.5 缓冲体系
--第4.5节讨论 人体血浆中有哪些缓冲系统，最重要的是哪一个？
--第4.5节测试 缓冲体系
-第4章测试 酸碱平衡
-5.1 溶度积常数
--第5.1节测试 溶度积常数
-5.2 溶度积常数与溶解度换算关系
--第5.2节测试 溶度积常数与溶解度换算关系
-5.3 溶度积规则
--第5.3节测试 溶度积规则
-5.4 影响沉淀生成因素
--第5.4节测试 影响沉淀生成因素
-5.5 分步沉淀
--第5.5节测试 分步沉淀
-5.6 沉淀溶解
--第5.6节测试 沉淀溶解
-5.7 沉淀转化
--第5.7节测试 沉淀转化
-第5章测试 沉淀-溶解平衡
-6.1 原电池
--第6.1节测试 原电池
-6.2 电极电势
--第6.2节测试 标准电极电势
-6.3 Nernst方程
--第6.3节讨论 电池反应和电极反应的能斯特方程有什么异同点？
--第6.3节测试 电极电势Nernst方程
-6.4 电极电势的应用
--第6.4节讨论 怎么解释单质银不能从盐酸溶液中置换出氢气，但可从氢碘酸中置换出氢气
--第6.4节测试 电极电势应用
-6.5 元素电势图及其应用
--第6.5节测试 元素电势图及其应用
-第6章测试 氧化还原平衡
-7.1 玻尔氢原子模型
--第7.1节测试 玻尔氢原子模型
-7.2 波粒二象性
--第7.2节测试 波粒二象性
-7.3 薛定谔方程
--第7.3节测试 薛定谔方程
-7.4 四个量子数
--第7.4节测试 四个量子数
-7.5 波函数角度分布图
--第7.5节测试 波函数角度分布图
-7.6 多电子原子结构
--第7.6节测试 多电子原子结构
-7.7 元素性质的周期性变化
--第7.7节讨论 说说电离能和电子亲合能的变化趋势，其中有哪些特例
--第7.7节测试 元素性质的周期性变化
-第7章测试 原子结构与元素周期律
-8.1 现代价键理论
--第8.1节测试 现代价键理论
-8.2 杂化轨道理论
--第8.2节讨论 sp、sp2、sp3杂化轨道的成键能力的大小次序？
--第8.2节测试 杂化轨道理论
-8.3 价层电子对互斥理论
--第8.3节测试 价层电子对互斥理论
-8.4 分子轨道理论
--第8.4节测试 分子轨道理论
-第8章讨论 为什么说杂化轨道理论和价层电子对互斥理论存在互补关系
-第8章测试 分子结构
-9.1 晶体结构
--第9.1节测试 晶体结构
-9.2 金属键理论与金属晶体
--第9.2节测试 金属键与金属晶体
-9.3 离子键与离子晶体
--第9.3节测试 离子键与离子晶体
-9.4 离子极化理论
--第9.4节测试 离子极化理论
-9.5 分子间力与分子晶体
--第9.5节测试 分子间力与分子晶体
-9.6 氢键
--第9.6节测试 氢键
-第9章测试 晶体结构
-10.1 配位化合物组成及命名
--第10.1节测试 配位化合物组成和命名
-10.2 配合物解离平衡
--第10.2节测试 配合物解离平衡
-10.3 配合物解离平衡的移动
--第10.3节测试 配合物解离平衡移动
-10.4 配合物的化学键理论-杂化轨道理论
--第10.4节测试 配合物的化学键理论-杂化轨道理论
-10.5 配合物的晶体场理论
--第10.5节测试 配合物的晶体场理论
-第10章讨论 为什么大多数金属水合离子有颜色，但是锌离子、银离子无色
-第10章测试 配位化学基础
-第11章测试 氢和稀有气体
-第12章测试 碱金属和碱土金属
-第13章测试 硼族、碳族和氮族元素
-第14章测试 氧族元素和卤素
-第15章测试 过渡元素
-动植物体中微量元素的检测
-趣味实验小视频
--糖球烧焦案.m
--指纹重现江湖
--紫甘蓝汁的传奇
