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[思考探讨] 一．分子间作用力 １．定义：分子间存在着将分子聚集在一起的作用力，称分子间作用力。分子间作用力也叫范德华力． ２．实质：一种电性的吸引力． ３．影响因素：分子间作用力随着分子极性．相对分子质量的增大而增大．分子间作用力的大小对物质的熔点．沸点和溶解度都有影响．一般来说．对于组成和结构相似的物质来说，相对分子质量越大，分子间作用力越强，物质的熔沸点也越高． ４．只存在于由共价键形成的多数化合物，绝大多数非金属单质分子和分子之间． 化学键是分子中原子和原子之间的一种强烈的作用力，它是决定物质化学性质的主要因素。但对处于一定聚集状态的物质而言，单凭化学键，还不足以说明它的整体性质，分子和分子之间还存在较弱的作用力。物质熔化或汽化要克服分子间的作用力，气体凝结成液体和固体也是靠这种作用力。 除此以外，分子间的作用力还是影响物质的汽化热、熔化热、溶解黏度等物理性质的主要因素。分子间的作用力包括分子间作用力（俗称范德华力）和氢键（一种特殊的分子间作用力）。 分子间作用力约为十几至几十千焦，比化学键小得多。分子间作用力包括三个部分：取向力、诱导力和色散力。其中色散力随分子间的距离增大而急剧减小，一般说来，组成和结构相似的物质，分子量越大，分子间距越大，分子间作用力减小，物质熔化或汽化所克服的分子间作用力减小，所以物质的溶沸点升高。
化学键与分子间作用力比较
二．氢键－特殊的分子间作用力 1．概念：氢键是指与非金属性很强的元素（主要指Ｎ、Ｏ、Ｆ）相结合的氢原子与另一个分子中非金属性极强的原子间所产生的引力而形成的．必须是含氢化合物，否则就谈不上氢键。 ２．实质：氢键不是化学键，属于分子间作用力的范畴．但比普通分子间作用力要强得多． ３．存在：水．冰．氨．无机酸．醇等物质能形成氢键． ４．分类：分子内氢键和分子间氢键 ５．影响：分子间氢键的形成除使物质的熔沸点升高外，对物质的溶解度．硬度等也都有影响． ６．表示法：用＂X—H…Y＂表示，且三原子要在一条直线上．X、Y与H构成分子。（中学只讨论F、O、N）。X代表与氢原子成键（构成分子）的非金属原子，Y为与氢原子形成氢键的另一分子中或本分子中的非金属原子，X与Y可以相同，也可以不同。在下图中用“…”来表示氢键。 7．氢键的性质： ①H原子只能与一个相邻分子的吸引电子能力很强的原子形成一个氢键（饱和性） ②在X—H…Y中，三个原子处于同一直线上，此时键最强（方向性） ③氢键的能量在40多KJ/mol以下，比共价键小得多，比范德华力稍大。是分子之间的一种特殊的作用力，不是化学键。 氢原子与吸引电子能力很强（或电负性很大）、原子半径很小且含有孤对电子的原子化合时，由于键的极性很强，共用电子对强烈地偏离氢原子，而偏向另一个原子，致使氢原子几乎裸露出来，被另一个分子中电负性很大的原子吸引，形成氢键。如H2O、NH3、HF等都含有氢键。由于氢键的存在，使H2O、NH3、HF等物质的分子间的作用力较大，因此熔沸点较高。
化学键和分子间作用力及氢键：
三、键的极性和分子的极性 这一问题只是针对由共用电子对形成的只含共价键的分子而言。 1． 键的极性 非极性共价键：单质分子中，由同种原子形成共价键，两个原子吸引电子的能力相同，共用电子对不偏向任何一方，而在键中央出现的机会最多，成键原子都不显电性，这样由相同元素原子间形成的共价键叫非极性共价键。简称非极性键。例： H－H Cl－Cl 极性共价键： 有许多化合物分子中的共价键（由不种原子形成共价键），由于成键原子吸引电子的能力不同，共用电子对偏向吸引电子能力强的一方，因而吸引电子能力较强的原子就带部分负电荷，吸引电子能力较弱的原子就带部分正电荷。这样由不同元素原子间形成的共价键叫做极性共价键，简称极性键。例：H－Cl分子中Cl电负性大，Cl原子吸引电子能力比H原子强，成键电子云偏向Cl，Cl原子带部分负电荷，H原子就带部分正电荷。 3．分子的极性： （1）如果分子中的键都是非极性的，共用电子对不偏向任何一个原子，整个分子的电荷分布是均匀的，对称的（分子的正负电荷重心是重合的）这样的分子叫做非极性分子。以非极性键结合而成的双原子分子都是非极性分子。例H2、O2、Cl2、N2等。 （2）极性分子：以极性键结合的双原子分子，例如：HCl分子共用电子对偏向氯原子，氯原子一端带部分负电荷，氢原子一端带部分正电荷，整个分子分布是不均匀的，不对称的（分子的正负电荷重心不重合的），这样的分子叫做极性分子。a．以极性键结合的双原子分子都是极性分子。 例：HF、HBr、HI等都是极性分子。 b.以极性键构成的多原子分子的极性，既取决于键的极性，还要取决于成键分子的空间构型。 <1>若分子的空间构型是中心对称的（即正、负电荷的重心重合），造成键的极性相互抵消，则属于非极性分子，如CO2、CS2为直线型中心对称，BF3、BCl3为平面正三角形中心对称，CH4、SiH4、CCl4为正四面体中心对称等。 <2>若分子的空间构型不是中心对称的（即正、负电荷的重心不重合），造成键的极性不能相互抵消，则属于极性分子，如H2O、H2S、SO2为V字型中心不对称分子，NH3、PH3为三角锥型中心不对称分子等。. 常见的典型的多原子分子的空间构型及分子极性见下表：
几点说明 1．共价键可存在于单质分子、共价化合物分子和离子化合物中。 2、共价化合物中只有共价键，离子化合物中一定含有离子键。如H2O（共价化合物）由共价键形成，NaOH（离子化合物）由共价键和离子键形成。 3．单质分子中的化学键均为非极性键，化合物分子中可能有非极键，离子化合物中 可存在极性键和非极性键。如N2（N≡N叁键为非极键）H—O—O—H（H—O键为极性键，O—O键为非极性键），Na2O2（O—O键为非极性键，Na+与O22-间为离子键） 4．非金属元素的原子间可形成离子化合物。如：NH4Cl、NH4NO3、NH4HCO3等。 四、分子极性的判断方法 对于多种元素形成的分子，我们可以将其转化为两种元素组成的化合物的形式。两种元素形成的多原子分子的极性，通常采用下列方法加以判断： 1. 从分子结构判断 结构对称的为非极性分子，结构不对称的为极性分子。 2. 从正负电荷的重心是否重合判断 正、负电荷重心重合，为非极性分子；正、负电荷重心不重合，为极性分子。 如：三氧化硫为平面正三角形结构，硫原子位于正三角形的中心，三个氧原子位于正三角形的三个顶点上，结构对称，正负电荷重心重合，因此三氧化硫为非极性分子。 3. 从中心原子形成的共价键数目是否等于其最外层电子数判断 若中心原子的最外层电子全部形成共价键，即最外层有几个电子，就形成几个共价键，则为非极性分子。 若中心原子的最外层电子没有全部形成共价键，也就是最外层存在孤对电子，孤对电子必然对共用电子对产生排斥作用，从而使分子结构不对称，此分子为极性分子。如PCl5，形成三角双锥结构，P原子位于三角双锥的中心，五个Cl原子位于三角双锥的五个顶点上，它结构对称，正负电荷重心重合，因此PCl5为非极性分子。再如PCl3，为三角锥形结构，P原子位于三角锥的一个顶点上，三个Cl原子位于三角锥的另外三个顶点上，结构不对称，正负电荷的重心不重合，因此PCl3为极性分子。 4. 从中心原子的化合价考虑 若中心原子显正价，正价的数值与最外层电子数相等，则为非极性分子；否则，为极性分子。 若中心原子显负价，负价的数值与最外层电子数相等，则为非极性分子；否则为极性分子。 如：CH4中H为+1，C为价，C的最外层有4个电子，负化合价的数值等于最外层电子数，则为非极性分子。再如NH3中H为+1价，N为价，N的最外层有5个电子，负化合价数值与最外层电子数不等，为极性分子。 5. 从分子在某溶剂中的溶解性考虑 根据相似相溶原理，极性分子构成的溶质易溶于极性分子构成的溶剂，非极性分子构成的溶质易溶于非极性分子构成的溶剂。通过溶剂是否有极性，就可判断出分子是否有极性。如：苯易溶于四氯化碳，而难溶于水。我们知道，水为极性分子，则苯为非极性分子，四氯化碳为非极性分子。 五、物质中所含的化学键及作用力的关系 1. 单质 （1）非金属单质 ①构成双原子分子或多原子分子 如：H2、O2、O3等，原子间通过形成共用电子对（电子云重叠）而形成分子。由于同种元素原子核对外层电子的吸引力相同，因此共用电子对位于两原子的中央，形成非极性键。分子间只存在微弱的作用力，即范德华力。 ②构成单原子分子 稀有气体，如：He、Ne、Ar、Kr等，由于它们的最外层已达到相对稳定结构，因此原子间不再形成化学键，只存在微弱的范德华力。 ③不能构成分子 如：金刚石，每个碳原子与周围的四个碳原子通过电子云重叠而形成四个非极性共价键，构成空间网状结构。 如：石墨，每个碳只拿出最外层的三个电子与周围的三个碳原子形成三个非极性共价键，构成平面网状结构。另外的那个最外层电子就成为自由电子，而使它具有导电性，类似于金属晶体中的金属键。层与层之间只存在微弱的范德华力。 （2）金属单质 金属通常以金属离子和自由电子的形式存在，有的以原子的形式存在。金属离子和自由电子之间通过金属键相结合。 2. 化合物 （1）共价化合物 ①分子型如：HCl、H2O等。原子间存在极性共价键，分子间存在范德华力。再如：H2O2中，H、O原子核间存在极性共价键，两个O原子间存在非极性键，H2O2分子间存在范德华力。 ②原子型如：SiO2、SiC，它们构成原子晶体，原子间仅存在极性共价键。 （2）离子化合物 由阴、阳离子构成，阴、阳离子间存在离子键。若阳离子为NH4+，内部存在共价键和配位键。若阴离子为复杂离子，还存在共价键。如OH-，O与H原子间存在极性共价键；如O22-，O与O原子间存在非极性共价键。 六、相似相溶原理 1. 影响物质溶解性的因素： （1）影响固体溶解度的主要因素是溶质、溶剂和温度。 ①不同的物质在同一溶剂中的溶解性不同，如根据物质在水中溶解度的大小把物质分为易溶性物质、可溶性物质、难溶性物质和微溶性物质。溶解度与溶解性的关系：（室温20℃）
②同一种物质在不同溶剂中的溶解性不同，如溴、碘微溶于水易溶于有机溶剂。 ③同一种物质在同种溶剂中的溶解性与温度有关，一般情况下温度越高，物质在水中的溶解度越大，少数物质的溶解度受温度的影响不大，如NaCl，极少数物质的溶解度随温度的升高而减小，如Ca(OH)2。 （2）影响气体溶解度的主要因素是温度和压强。气体的溶解度随温度的升高而减小，随压强的增大而增大。 2. 相似相溶规律： （1）相似相溶规律的内容：当物质溶解在溶剂中时，极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂。 （2）相似相溶规律的适用范围：“相似相溶”中“相似”指的是分子的极性相似。 ①如果存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。相反，无氢键相互作用的溶质在有氢键的水中的溶解度就比较小。 ②“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。如低级羧酸甲酸、乙酸等可以与水以任意比例互溶，而高级脂肪酸如硬脂酸、软脂酸和油酸等不溶于水。 ③如果溶质与水发生化学反应可增加其溶解度。 [范例解析] [例1]. 下列说法中正确的是（ ） A. 氢键是一种强度介于离子键和共价键之间的化学键 B. 所有物质中都存在化学键 C. 含有极性键的分子一定是极性分子 D. 含有离子键的化合物一定是离子化合物 [解析]：此题考查晶型与键型之间的关系。 A项：氢键不是化学键，化学键有：离子键、共价键、金属键三种，则A错误；B项：惰性单质是单原子分子，只存在分子间作用力，分子内部没有化学键，则B错误；C项：CH4是含有极性键的非极性分子，所以此说法错误；D项：含有离子键的化合物一定是离子化合物，则D正确。 [答案]D。 [例2]：共价键、离子键和分子间作用力是构成物质的微粒间的不同作用方式，下列物质中，只含有上述一种作用的是： （ ） A. 干冰 B. 氯化钠 C. 氢氧化钠 D. 碘 [解析]：干冰与碘都是由分子构成的物质，分子间存在着分子间作用力，分子内存在共价键。氯化钠是离子化合物，晶体中只存在离子键。氢氧化钠是离子化合物，它不仅存在离子键，其“OH—”中还存在共价键。 [答案]：B。 [例3]、下列说法中正确的是（ ） A、原子间以极性键结合的分子，一定是极性分子 B、只有金属阳离子和非金属阴离子之间才能形成离子键 C、非极性分子一定含有非极性共价键 D、极性分子中一定有极性键 [解析]：本题是概念判断题，主要考查了键的极性与分子的极性之间的联系和区别，解题时应掌握判断非极性分子和极性分子的方法。对于A选项，它仅适合于双原子分子，如果是多原子分子，即使是原子间以极性键相结合，但若分子空间构型是完全对称的，那么该分子还是非极性分子，如CO2、CH4等分子，故A选项错误；金属阳离子和非金属阴离子之间固然可以形成离子键，但非金属元素构成的分别带正电荷与负电荷的原子间也能形成离子键，如NH4+与NO3-就可以通过离子键形成离子化合物NH4NO3，B选项也错误；对于C选项，若是同种元素的几个原子构成的物质，分子内必然含有非极性键，但若是不同元素的多原子分子，其分子的极性与键的极性无关，只与分子的空间构型有关，故C选项错误；不管是双原子分子还是多原子分子，只要分子有极性，必然就有极性键存在，D选项正确。 [答案]D。 [例4]下列的叙述中不正确的是 [] A．卤化氢分子中，卤素的非金属性越强，共价键的极性越强，稳定性也越强B．以极性键结合的分子，一定是极性分子C．判断A2B或AB2型分子是否是极性分子的依据是，具有极性键且分子构型不对称、键角小于180°的非直线型结构D．非极性分子中，各原子间都应以非极性键结合 [解析]：对比HF、HCl、HBr、HI分子中H—X极性键强弱，卤素中非金属性越强、键的极性越强是对的。 以极性键结合的双原子分子，一定是极性分子，但以极性键结合成的多原子分子，也可能是非极性分子。如CO2分子中，两个C==O键（极性键）是对称排列的，两键的极性互相抵消，所以CO2是非极性分子。 A2B型如H2O、H2S等，AB2型如CO2、CS2等，判断其是否是极性分子的根据是必有极性键且电荷分布不对称。CO2、CS2为直线型，键角180°，电荷分布对称为非极性分子。 多原子分子，其电荷分布对称，这样的非极性分子中可以含有极性键。 [答案]：B、D。 [例5下列各组物质中，都是由极性键构成为极性分子的一组是[] A．CH4和Br2B．NH3和H2OC．H2S和CCl4 D．CO2和HCl [解析]：如果从整个分子看，电荷分布不对称，则这样的分子为极性分子。所以分子的极性与键的极性和分子中各键的空间排布都有关系。 如B中的NH3，其中N—H为极性键，而分子构型为三角锥型，各键为不对称排列，H2O中的H—O键也为极性键，分子构型为角型，为不对称排列，所以它们都是由极性键构成的极性分子。 [答案]：B。 [例6] 下列说法不正确的是（ ）。 A. 在水中，每个氧原子周围有4个氢原子，并分别与之形成氢键 B. 甲硫醇(CH3SH)比甲醇熔点低的原因是甲醇分子间易形成氢键 C. 氨易液化与氨分子间存在氢键有关 D. 正四面体型的分子结构中键角均为109028/ [解析]：正确理解氢键是解题的关键，非金属性强的F、O、N原子与H原子易形成氢键，氢键的存在对NH3、H2O、HF及含有羧基、羟基等有机物的物理性质有影响，主要表现为沸点较高。水分子中，每个氧原子周围有4个H原子，其中有2个氢原子以O—H键形式存在，另外2个以氢键形成存在。通常CH4、CCl4等形成的正四面体结构键角为109028/，但是白磷（P4）分子的正四面体结构中，四个磷原子按四面体的四个顶点排列，其键角为60°。 [答案]：AD [例7] 下列关于氢键的说法中正确的是（ ） A. 每个水分子内含有两个氢键 B. 在所有的水蒸气、水、冰中都含有氢键 C. 分子间能形成氢键，使物质的熔沸点升高 D. HF稳定性很强，是因为其分子间能形成氢键 [解析]：每个水分子中两个氢原子形成2个氢键，一个氧原子形成2个氢键，所以每个水分子周围有4个水分子，A错误。氢键只存在于固态和液态物质中，水蒸汽中不存在氢键，所以B错误。分子间能形成氢键，一般是物质的熔沸点升高，溶解性增大，C正确。HF稳定性很强，是由于H—F键极性较强，HF分子间能形成氢键与稳定性无关，但影响HF分子的熔沸点和在水中的溶解性，D错误。 [答案]：C |
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