§ 6-4 分子间力与氢键
? (一 ) 分子间作用力
? 分子间作用力 如何产生？
? 我们知道，对于极性分子，因为存在 ?：
-++ -
--
++
静电引力，使得分子
相对转动,取向变化,
? 由分子固有偶极的静电引力导致分子 取向发生相对变化
后的作用力，称为,
? 1,取向力：
? 取向力的大小显然与固有偶极 (?固有 )的大小有关
? 根据统计热力学：
? 极性分子：
? 不同分子之间
,-”号代表吸引力
? 同种分子
? 可见,与温度 T有关 —— T高, F小
? 与平均距离 r的 6次方成反比,表明是 短程相互作用
? 与 ?有关, 分子极性越大, 取向力越大
Now 极性 分子与 非极性 分子？
6
2
2
2
1
3
2
R T rF
?? ????
取向
6
4
3
2
R T r
????
相当于处于外 E中 诱导极化 产生诱导偶极
称这种作用力为：
? 2,诱导力：
? 诱导力的大小, 显然与极性分子的 固有偶极 和非极性
分子的 极化率 都有关, 统计热力学得到：
+ - ± + - + -
? 其实, 前面 极性分子 +极性分子 之间,也有诱导力,因为
它们互为外电场
Now 非极性分子之间有无作用力？
? 我们知道,只要 T足够低,O2,H2,He等均可液化和固化
? 且各自的熔点, 沸点不同 ?作用力不同
? 说明它们之间 必然 存在力的作用 。 力从哪里来？
6
22
rF
固有
诱导
????
极性与非极性分子之间,
也是一种短程相互作用
? 我们也知道，物质总是存在于一定温度下,T是什么？
是分子的无规则运动 —— 平、转,振动
? 因为分子的构成,核 + e云
? 核的质量大 /惯性大,运动时,必然有瞬时的 ?电荷重心
不重合,产生瞬时偶极 ?形成 的分子间作用力,称为：
? 3、色散力：
? 根据统计热力学：
6
2
4
3
r
IF ?????
色散
普遍存在于
各种分子 之间
? 与 光色散公式 相似 而得名 ?
? 式中, I为电离能 (Why I is another story) ?
? 显然,色散力与极化率平方成正比,且也是短程相互作用
? 总之, 1) 分子间力都是短程相互作用,通常距离在
0.3~0.4 nm (300~400 pm)内较为显著
? 2)与共价键不同,都是静电相互作用 ?无方向性和饱和性
? 3) 分子间力比分子内力 (化学键 )总是 小很多,一般小 1~2
个数量级 —— 力虽小，但影响熔点、沸点等性质
? 4) 有一定的 加和性, M大,F大
高分子材料强度较高与此有关，但不能无限加和
? 上述三种力统称为 分子间力 —— p178 表 6-6 (kJ·mol-1)：
分子 取向能 诱导能 色散能 总能
Ar
H2
CH4
HI
HBr
HCl
CO
NH3
H2O
0
0
0
0.025
0.685
3.305
0.00293
13.305
36.358
0
0
0
0.113
0.502
1.004
0.00837
1.548
1.925
8.493
1.674
11.297
25.857
21.924
16.820
8.745
14.937
8.996
8.493
1.674
11.297
25.995
23.112
21.129
8.756
29.790
47.279
? 分子间力的分配, 前 7个 (即一般分子 ),色散力为主
但 NH3和 H2O的 取向力特别大
? 另外,对于 H2S和 H2O,因色散力为主，本来应该
? 熔点, H2S(g) > H2O(l)
? NH3在常温下,稍 加压即可液化,表明作用力特别大
? 这是由于 分子间形成了一种特殊的作用力
化学中称为,Hydrogen Bond (H-Bond)
? (二 ) 氢键
? 形成 条件：
? H与电负性大的, 具有孤对电子的 O,F,N原子相连
? 由于 H的电负性小, 半径小
? 在电负性大的原子强烈的吸引电子作用下,变成几乎裸
露的原子核,核上 相当于存在空的 1s轨道,因此可以容
纳电子对 (游离的孤对 e),形成 近似 配位键的相互作用
? 而被容纳的孤对电子本身就有一定的方向,作用力因此
也有一定的方向
? 这种特殊的相互作用可示意如下：
O
H
H O
H
H:,:,
99 pm
177 pm
177 < 300~400
F H F H
:,
:
:
:
:
? 正因为氢键有方向性,雪花才有固定 de 美丽的 六角形,
? 并且，水在固化后，也由于氢键的方向性，使得体积
膨胀,密度降低
O
H
H
O
H
H
H
O
H
H
O
H H
O
H
H
O
H
? 此外，分子内部也可以形成氢键，如：
硝酸 HNO3 邻硝基苯酚
O
N
H
O O
N
OO
O
H
? 分子内氢键对于物理性质几乎不产生影响，在一些特
殊的研究课题中起作用，如 DNA
习题, 7,8,9,10,16,19,20
? (一 ) 分子间作用力
? 分子间作用力 如何产生？
? 我们知道，对于极性分子，因为存在 ?：
-++ -
--
++
静电引力，使得分子
相对转动,取向变化,
? 由分子固有偶极的静电引力导致分子 取向发生相对变化
后的作用力，称为,
? 1,取向力：
? 取向力的大小显然与固有偶极 (?固有 )的大小有关
? 根据统计热力学：
? 极性分子：
? 不同分子之间
,-”号代表吸引力
? 同种分子
? 可见,与温度 T有关 —— T高, F小
? 与平均距离 r的 6次方成反比,表明是 短程相互作用
? 与 ?有关, 分子极性越大, 取向力越大
Now 极性 分子与 非极性 分子？
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1
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相当于处于外 E中 诱导极化 产生诱导偶极
称这种作用力为：
? 2,诱导力：
? 诱导力的大小, 显然与极性分子的 固有偶极 和非极性
分子的 极化率 都有关, 统计热力学得到：
+ - ± + - + -
? 其实, 前面 极性分子 +极性分子 之间,也有诱导力,因为
它们互为外电场
Now 非极性分子之间有无作用力？
? 我们知道,只要 T足够低,O2,H2,He等均可液化和固化
? 且各自的熔点, 沸点不同 ?作用力不同
? 说明它们之间 必然 存在力的作用 。 力从哪里来？
6
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固有
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极性与非极性分子之间,
也是一种短程相互作用
? 我们也知道，物质总是存在于一定温度下,T是什么？
是分子的无规则运动 —— 平、转,振动
? 因为分子的构成,核 + e云
? 核的质量大 /惯性大,运动时,必然有瞬时的 ?电荷重心
不重合,产生瞬时偶极 ?形成 的分子间作用力,称为：
? 3、色散力：
? 根据统计热力学：
6
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色散
普遍存在于
各种分子 之间
? 与 光色散公式 相似 而得名 ?
? 式中, I为电离能 (Why I is another story) ?
? 显然,色散力与极化率平方成正比,且也是短程相互作用
? 总之, 1) 分子间力都是短程相互作用,通常距离在
0.3~0.4 nm (300~400 pm)内较为显著
? 2)与共价键不同,都是静电相互作用 ?无方向性和饱和性
? 3) 分子间力比分子内力 (化学键 )总是 小很多,一般小 1~2
个数量级 —— 力虽小，但影响熔点、沸点等性质
? 4) 有一定的 加和性, M大,F大
高分子材料强度较高与此有关，但不能无限加和
? 上述三种力统称为 分子间力 —— p178 表 6-6 (kJ·mol-1)：
分子 取向能 诱导能 色散能 总能
Ar
H2
CH4
HI
HBr
HCl
CO
NH3
H2O
0
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0.025
0.685
3.305
0.00293
13.305
36.358
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0.502
1.004
0.00837
1.548
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8.745
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11.297
25.995
23.112
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29.790
47.279
? 分子间力的分配, 前 7个 (即一般分子 ),色散力为主
但 NH3和 H2O的 取向力特别大
? 另外,对于 H2S和 H2O,因色散力为主，本来应该
? 熔点, H2S(g) > H2O(l)
? NH3在常温下,稍 加压即可液化,表明作用力特别大
? 这是由于 分子间形成了一种特殊的作用力
化学中称为,Hydrogen Bond (H-Bond)
? (二 ) 氢键
? 形成 条件：
? H与电负性大的, 具有孤对电子的 O,F,N原子相连
? 由于 H的电负性小, 半径小
? 在电负性大的原子强烈的吸引电子作用下,变成几乎裸
露的原子核,核上 相当于存在空的 1s轨道,因此可以容
纳电子对 (游离的孤对 e),形成 近似 配位键的相互作用
? 而被容纳的孤对电子本身就有一定的方向,作用力因此
也有一定的方向
? 这种特殊的相互作用可示意如下：
O
H
H O
H
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99 pm
177 pm
177 < 300~400
F H F H
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? 正因为氢键有方向性,雪花才有固定 de 美丽的 六角形,
? 并且，水在固化后，也由于氢键的方向性，使得体积
膨胀,密度降低
O
H
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? 此外，分子内部也可以形成氢键，如：
硝酸 HNO3 邻硝基苯酚
O
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H
O O
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OO
O
H
? 分子内氢键对于物理性质几乎不产生影响，在一些特
殊的研究课题中起作用，如 DNA
习题, 7,8,9,10,16,19,20
