物理化学小论文.doc

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1、浅谈分子间的相互作用引言：分子间作用是指两个或多个分子之间除了离子键、共价键和金属键之外的其他弱相互作用力，常表现为范德华力、氢键、静电作用。分子间的作用力分为色散力、取向力、诱导力、氢键四种色散力　　色散力所有分子或原子间都存在。是分子的瞬时偶极间的作用力，即由于电子的运动，瞬间电子的位置对原子核是不对称的，也就是说正电荷重心和负电荷重心发生瞬时的不重合，从而产生瞬时偶极。色散力和相互作用分子的变形性有关，变形性越大（一般分子量愈大，变形性愈大）色散力越大。色散力和相互作用分子的电离势有关，分子的电离势越低（分子内所含的电子数愈多），色散力

2、越大。色散力的相互作用随着1/r6而变化。其公式为：I1和I2分别是两个相互作用分子的电离能,α1和α2是它们的极化率。诱导力　　诱导力在极性分子和非极性分子之间以及极性分子和极性分子之间都存在诱导力。由于极性分子偶极所产生的电场对非极性分子发生影响，使非极性分子电子云变形(即电子云被吸向极性分子偶极的正电的一极)，结果使非极性分子的电子云与原子核发生相对位移，本来非极性分子中的正、负电荷重心是重合的，相对位移后就不再重合，使非极性分子产生了偶极。这种电荷重心的相对位移叫做“变形”，因变形而产生的偶极，叫做诱导偶极，以区别于极性分子中原有的固

3、有偶极。诱导偶极和固有偶极就相互吸引，这种由于诱导偶极而产生的作用力，叫做诱导力。在极性分子和极性分子之间，除了取向力外，由于极性分子的相互影响，每个分子也会发生变形，产生诱导偶极。其结果使分子的偶极距增大，既具有取向力又具有诱导力。在阳离子和阴离子之间也会出现诱导力。　　诱导力与极性分子偶极矩的平方成正比。诱导力与被诱导分子的变形性成正比，通常分子中各原子核的外层电子壳越大（含重原子越多）它在外来静电力作用下越容易变形。相互作用随着1/r6而变化，诱导力与温度无关。其公式：α为极化率。取向力　　取向力（orientationforce）取向

4、力发生在极性分子与极性分子之间。由于极性分子的电性分布不均匀，一端带正电，一端带负电，形成偶极。因此，当两个极性分子相互接近时，由于它们偶极的同极相斥，异极相吸，两个分子必将发生相对转动。这种偶极子的互相转动，就使偶极子的相反的极相对，叫做“取向”。这时由于相反的极相距较近，同极相距较远，结果引力大于斥力，两个分子靠近，当接近到一定距离之后，斥力与引力达到相对平衡。这种由于极性分子的取向而产生的分子间的作用力，叫做取向力。取向力与分子的偶极矩平方成正比，即分子的极性越大，取向力越大。取向力与绝对温度成反比，温度越高，取向力就越弱关相互作用随着

5、1/r6而变化。其公式为：μ1，μ2为两个分子的偶矩极；r为分子质心间的距离，k为Boltzmann常数，T为热力学温度，负值表示能量降低。上述三种力之间的关系极性分子与极性分子之间，取向力、诱导力、色散力都存在；极性分子与非极性分子之间，则存在诱导力和色散力；非极性分子与非极性分子之间，则只存在色散力。这三种类型的力的比例大小，决定于相互作用分子的极性和变形性。极性越大，取向力的作用越重要；变形性越大，色散力就越重要；诱导力则与这两种因素都有关。但对大多数分子来说，色散力是主要的。实验证明，对大多数分子来说，色散力是主要的；只有偶极矩很大的

6、分子(如水)，取向力才是主要的；而诱导力通常是很小的。极化率α反映分子中的电子云是否容易变形。虽然范德华力只有0.4—4.0kJ/mol，但是在大量大分子间的相互作用则会变得十分稳固。比如C—H在苯中范德华力有7kJ/mol，而在溶菌酶和糖结合底物范德华力却有60kJ/mol，范德华力具有加和性。氢键　氢键的本质是强极性键(A-H)上的氢核与电负性很大的、含孤电子对并带有部分负电荷的原子B之间的静电引力。氢原子可以同时与2个电负性很大、原子半径较小且带有未共享电子对的原子（如O、N、F等）相结合。形成分子间作用力的主要因素：（1）、永久偶极作

7、用永久偶极引起的力是定向作用力，这是基索姆首先提出来的。他计算了永久偶极矩之间的力，认为两个偶极矩在热运动时，有时候的定向是相互吸引，有时相互排斥。（2）、诱导偶极作用极性物质对非极性物质发生诱导作用，使之具有偶极矩，它们之间的相互作用称为诱导偶极作用。（3）、瞬间偶极作用一个原子的瞬间偶极矩诱导其邻近的原子产生一个合适定向的偶极矩，这些偶极矩与原来的偶极矩之间产生一个瞬时间的吸引作用。分子间作用力的发展方向　　分子间作用力的主要形式如范德力及氢键已有较多的研究，对物质的沸点、熔解度及空间位阻都有影响。其他形式的作用力也相当普遍地存在于物质之

8、中，并影响着物质的性质，尤其是生物大分子的相互作用影响着生命过程，很多新功能材料、新药物的性质与分子间作用力有关。因此近年来对分子间作用力的不断研究，并促进新学科及