杰哥 | 2-9 分子间作用力—范德华力与氢键

1️⃣分子间作用力

1. 日常生活中，我们经常见到许多由分子聚集成的物质，它们常以液态或固态的形式存在，如汽油、水、冰、干冰等。降温加压时气体会液化，降温时液体会凝固，这些事实表明分子之间存在着相互作用力。

2. 将分子聚集起来的作用力叫分子间作用力

（1）共价分子间都存在分子间作用力。

（2）分子间作用力本质上是一种静电作用，比化学键弱得多。

（3）范德华力和氢键是两种最常见的分子间作用力。

2️⃣分子间作用力：范德华力

1. 范德华是最早研究分子间普遍存在作用力的科学家，因而把这类分子间作用力称为范德华力

2. 范德华力的特点：

（1）范德华力很弱，比化学键的键能小1~2数量级

（2）范德华力一般没有方向性和饱和性

3. 影响因素：

（1）分子的大小、空间构型以及分子中电荷分布是否均匀（分子极性）。

（2）组成和结构相似的分子，其范德华力一般随着相对分子质量的增大而增大。

1. 为什么范德华力：HI>HBr > HCl>CO？

答：相对分子质量越大，分子间作用力越大

2. 为什么范德华力：CO > Ar ?

答：分子极性越大，范德华力越大

怎样解释卤素单质从F₂~l₂的熔点和沸点越来越高？

答：组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大，熔沸点越高。

结论：范德华力主要影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质。

3️⃣分子间作用力：氢键

1. 概念：由已经与电负性很强的原子（如F、O、N）形成共价键的氢原子，与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力。

2. 表示：通常用A—H···B，A、B为N、O、F等中的一种，“—”表示共价键，“···”表示氢键。

3. 特征：比化学键的键能小，恕比范德华力强，不属于化学键。

4️⃣氢键的方向性与饱和性

1. 方向性：X—H···Y三个原子一般在同一直线上，在这样的方向上成键两原子电子云之间的排斥力最小，形成的氢键最强，体系最稳定

2. 饱和性：每一个X一H只能与1个Y原子形成氢键，这是因为H原子半径很小，若再有一个原子Y接近时，则Y会受到X原子电子云的排斥。

平均1分子HF，只有1个氢键

平均1分子NH₃，只有1个氢键

平均1分子H₂O，只有2个氢键

5️⃣分子内氢键与分子间氢键

邻羟基苯甲醛能形成分子内氢键，而对羟基苯甲醛能形成分子间氢键。当对羟基苯甲醛熔融时，需要消耗较多的能量克服分子间氢键，所以对羟基苯甲醛的熔点高于邻羟基苯甲醛。

6️⃣氢键对物质物理性质的影响

1. 含有分子间氢键的物质具有较高的熔点、沸点。

熔沸点：H₂O>HF>NH₃

2. 含有分子间氢键的液体一般黏度比较大。【浓H₂SO₄、甘油】

3. 分子间氢键的存在使溶质在水中的溶解度比较大。【甲醇到丙醇，甲酸到丁酸：对水任意比例互溶】

4. 含有分子内氢键的物质具有较低的熔、沸点。

5. 对物质密度的影响：氢键的存在会使某些物质的密度反常，如水的密度比冰的密度大。

6. 对相对原子质量测定的影响：例如接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比按化学式H₂O计算出来的相对分子质量大一些，原因是水分子因氢键而相互缔合。

7️⃣生物大分子中的氢键