高手你的下一个有机化学
考试。

下载这些PDF学习指南雷竞技app苹果版下载

我们的学雷竞技app苹果版下载习指导

键合、结构和共振

通过詹姆斯Ashenhurst

四种分子间作用力以及它们如何影响沸点

最后更新:2020年2月20日|

像熔点和沸点属性是的吸引力有多强是个别的原子或分子之间的措施。(我们称这些国际米兰分子力-力之间的分子,而不是分子力 - 一个分子内的力量。)

这一切都源于这个普遍原理:化学键越极化,原子上的电荷就越大,从而导致分子间更大的吸引力,从而导致更高的沸点。

分子间的相互作用主要有四类,它们都是“异性吸引”的不同表现。


现在可以下载这个很棒的(免费)关于如何解决常见沸点问题的3页讲义。有10个解决问题的例子!(也包含本文讨论的所有关键点)

MOC_Boiling_Point_Handout(PDF)


四种关键的分子间力如下:

离子键>氢键>范德华偶极相互作用>范德华色散力。

让我们看看他们的个人,从最强到最弱。

目录

  1. 离子的力量
  2. 氢键
  3. 范德瓦耳斯偶极-偶极相互作用
  4. 范德华色散力(“伦敦力”)
  5. 底线

1.离子的力量

离子是带电原子或分子(“离子”)之间的相互作用。带正电荷的离子,如Na(+)、Li(+)和Ca(2+)被称为正离子阳离子。带负电荷的离子,如Cl(-), Br(-), HO(-)被称为阴离子(我总是通过记住“N”在“阴离子”代表“负”)之间的吸引力被描述为库仑定律,其中力随电荷的增加而增加,随离子间距离的增加而减少。离子分子的高度极化(带电)性质反映在它们的高熔点(NaCl的熔点为801℃)和它们的高水溶性(对碱金属盐来说,无论如何;金属构成多收费喜欢在浴缸里留下残留物)

ionic-forces-attraction-between-point-charges-example-nacl-ki-lif-nh4cl

2.氢键

氢键发生在含有电负性高的元素F、O或N的分子中,这些元素直接与氢结合。由于H具有2.2的电负性(比较0.9 Na和0.8 K)这些键没有极化纯粹离子键和具有一些共价键的字符。然而,键合到氢仍将被极化,并具有一个偶极子。

examples-of-hydrogen-bonding-acetic-acid-propanol-ethylamine-hf-acetamide-h-bonding-in-action-increases-boiling-points

一个分子的偶极子可以与另一个分子的偶极子对齐,从而产生我们称之为引力的相互作用氢键。由于分子在溶液中的快速运动,这些键是短暂的,但具有显著的键强度,从(9 kJ/mol(2千卡/mol) (NH)到约30 kJ/mol(7千卡),HF更高。如你所料,键的强度随着与氢结合的基团的电负性的增加而增加。

所以在某种意义上,HO和NH是“粘性的”含有这些官能团的分子的沸点会比你根据它们的分子量估计的要高。

3.范德瓦耳斯偶极-偶极相互作用

氢旁其他基团可以参与与强电负性原子的极性共价键合。例如,每个这些分子含有偶极:

van-der-waals-dipole-dipole-interactions-acetone-methyl-acetate-propyl-fluoride

这些偶极子可以以吸引的方式相互作用,这也会增加沸点。然而,由于碳(电负性= 2.5)和电负性原子(如氧或氮)的电负性差没有氢(电负性= 2.2)大,极性相互作用就没有那么强。所以平均来说,这些力比氢键的力要弱。

4.范德华色散力(“伦敦力”)

分子间力是所有力中最弱的色散力或伦敦力。这些代表之间的吸引力瞬间偶极在一个分子。想象氩气的原子。这是一种惰性气体,对不对?但是,如果你把它冷却到-186℃,实际上你可以凝结成液体氩气。它形成的液体则意味着这样的事实某物一起拿着它。那个“东西”是分散的力量。想想价层电子。一般,它们分布均匀。但是在任何给定的时刻,可能会有一个不匹配的电子在一边和另一边,这可能会导致an瞬时负责不同。

van-der-waals-dispersion-forces-example-argon-temporary-dipoles-partial-charges

它有点像篮球。一般每个玩家都覆盖单对单,为玩家的均匀分布。但是,在任何时刻,你可能有一个包夹情况下球员的分布是“块状”(这也意味着,有人是打开的)。在价层,这个“团块”创建偶极子,它的这些偶极子分别负责间的吸引力。

极化是我们用来描述原子如何容易形成瞬时偶极子的术语。与原子大小极化增加。这就是为什么沸点氩(-186℃),从而比氦的沸点要高得多(-272℃)。由相同的类比,碘的沸点,(I-I,184℃)比氟的沸点(F-F,-188℃)的高得多。

对于碳氢化合物和缺乏强有力的偶极子等非极性分子,这些分散的力量真的是分子之间唯一的吸引力。由于偶极子是弱和短暂的,它们依赖于分子间的接触 - 该装置上的力与表面面积增加。如甲烷小分子具有非常弱的分子间作用力,并具有低沸点。然而,随着分子量的增大,沸点也上升。这是因为在这些力量可以操作面有所增加。因此,dispersion力随分子量的增加。单独来看,每次交互都没有多大价值,但是如果集中起来,这些力量就会非常重要。壁虎是如何在墙上行走的?看它的的脚。

色散力个区域的表面积现象沸点-增加-与分子量甲烷 - 乙烷丙烷 - 丁烷戊烷沸点

[确定碳氢化合物的趋势可能会有点棘手,这取决于其确切的结构——在沸点和熔点中,对称也扮演着重要角色。我详细讲过以前]

5.底线

  1. 沸点是分子间力的量度。
  2. 该分子间力随着债券极化增加。
  3. 分子间作用力的强度(并且因此对沸点的影响)为离子>氢键>偶极偶极>分散
  4. 沸点随分子量和表面积的增大而增大。

对于这些原则的另一讨论见Chemguide


提醒-不要忘记免费的沸点学习指南(包含了在这篇文章中讨论的所有关键点)

MOC_Boiling_Point_Handout(PDF)

注释

评论部分

26对”四种分子间作用力以及它们如何影响沸点

    1. 所有含有氢的分子都有“氢键”,但氢键的强度非常弱,所以它真的无关紧要。

      然而,当氢键与电负性极强的元素(主要是F、O和N)成键时,它们紧紧地结合在一起,其间发生的氢键作用非常显著。

        1. 由于氦气包含两个电子,它们都在1s轨道使得它们非常接近核心。氦实际上是一个非常小的原子比氢更小,因为电子被拉近......它也不会想获得或失去任何所以它会竭尽所能,以保持其电子。当我们了解到较小的原子具有较低的沸点。

  1. 如果液体表现出高极性行为,表面张力会增加吗?
    还要告诉我醇类、酯类、醚类和芳香烃的沸点、分散度、表面张力和润湿性(这是专门针对液体油墨的)之间是否有关系?

  2. 这对我接下来的实验报告很有帮助。我想指出这篇文章和我在学校学到的不同之处:
    1.氢具有2.1的极性
    2.电负性小于或等于0。4的键就不是极性的。

    我不知道哪一个是正确的,但这似乎并不重要。
    继续干好。

    1. 稍微澄清一下:

      “电负性”是对一个原子希望抓住其价电子的强度的测量。这个值至少有5种不同版本,每一种计算方法都略有不同,尽管大多数化学家在鲍林提出第一种计算方法时,都提到了他的电负性。顺便说一句,他的方法只测量电负性的差异(见下文),所以氢的电负性被设定为2.20,其他原子的电负性都与这个值相关。

      2)“极性”这个术语反映了两个键合原子的电负性有多么不同。
      一)即,极性总是相对于两个原子之间的电负性差,并且它不与任何一个原子。
      b)债券与电负性差异大于0(也就是说,没有两个相同的原子之间的任何债券,这被认为是一个纯粹的共价键)技术是一个极性键,但公约应大于0.5的差异被认为是实际极地。
      c)一旦这个差值大于某个阈值(不同的化学家已经确定了1.7、1.8、2.0或2.2的截止值),组成键的电子就会完全(或几乎完全)被电负性更强的原子俘获。这导致一个原子带有完全的负电荷(阴离子)和一个原子带有完全的正电荷(阳离子)。它们不再共享电子,但两个电荷相反的离子的静电吸引力,称为离子键,非常强;通常具有比典型共价键(非极性或极性)更高的结合能。
      d)实际情况是,即使在两个原子具有最高(F)和最低电负性(FR),在电负性的差仍导致具有仅约92%的离子字符键。也就是说,几乎每一个键,我们称之为“离子”实际上仍具有共价的一点点(即,共享电子)字符。

      我希望这对您有所帮助。我不知道你多久前发布了你的问题。

      渣子

  3. 最佳技巧要记住阳离子和阴离子之间的差异,每个人都将永远记住的是:阳离子总是PAWWWSSITIVE:d MYY创化学教授告诉我,它永远困。

    1. 因为甲醇具有“OH”官能团,其可以参与氢键键合。铵也可以参与氢键键合。还大量碳和氮之间的影响沸点。是的,甲醇具有质量总量比铵高,但你正在处理一个酒精对离子的事实会影响MP。

    2. 我的猜测是因为沸点取决于分子间作用力(IMF)。色散力,偶极 - 到 - 偶极力和氢键力:IMF是从三个方面来确定。是的,CH3OH有更多的电子(较大),所以它有更多的色散力。是的,CH3OH有更多的偶极对偶极力因为它是极其中NH4不是。不过,我觉得氢键力就是它的变化。该氢键力在总IMF携带值大于色散和偶极力量更显著。CH3OH仅可以对共价键合至氧的一个氢原子的氢键。而已。但是,氢键可以形成在所有四个氢原子。

    3. 极化是我们用来描述原子如何容易形成这些瞬间偶极子术语。与原子大小极化增加。这就是为什么沸点氩(-186℃),从而比氦的沸点要高得多(-272℃)。由相同的类比,碘的沸点,(I-I,184℃)比氟的沸点(F-F,-188℃)的高得多。

    4. 通过NH4,我假设你的意思是NH4 +。含有NH 4 +的化合物具有离子键,因此应具有比无离子键,如CH 3 OH的化合物更高的沸点。

  4. 请您评论一下以下互动的方向性或非方向性:
    1.取向
    2.Dipole - 诱导偶极
    3.Ion-Dipole &
    4.离子 - 诱导偶极
    您的文章有很大的帮助!谢谢!

发表评论

您的电子邮件地址将不会被公布。必填字段被标记*

本网站使用的Akismet,以减少垃圾邮件。了解您的意见如何处理数据